SiC MOSFET RC吸收電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算-KIA MOS管

本文提出了一種 SiC MOSFET 的漏源極之間充放電型 RC吸收電路參數(shù)的計(jì)算方法。首先根據(jù)波形的振蕩頻率來(lái)計(jì)算電路中總的寄生電容值 ( C)和寄生電感值 ( L) ，然后再計(jì)算出 RC吸收電路的電阻值 ( RSN) 和電容值 ( CSN) ，RC吸收電路原理如圖 4 所示。

RSN和 CSN的具體計(jì)算過(guò)程如下。

①首先根據(jù)SiC MOSFET 的 DS 引腳之間的電壓 ( UDS) 波形振蕩周期計(jì)算出諧振頻率 ( f0) ，如圖 5 所示。

②在圖 4 中 SiC MOSFET 的漏源極之間接一個(gè)外接電容( Ctest) ，由此再測(cè)算出一個(gè)諧振頻率 ( f1) 。

③計(jì)算出 C 和 L，即

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文基于以上設(shè)計(jì)搭建一臺(tái) SiC MOSFET 雙并聯(lián)交錯(cuò)升壓 DC-DC 變流器的樣機(jī)，主電路如圖 1所示，樣機(jī)如圖 6 所示。

樣機(jī)基于 TMS320F28335 DSP 芯片設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng); 主電路由直流支撐電容、儲(chǔ)能電感和 SiC MOSFET 等構(gòu)成，樣機(jī)輸入電壓為 DC 72 V，母線電壓為 DC 570 V，額定輸出功率為 3 kW，母線電壓支撐電容為 560 μF，儲(chǔ)能電感為 75 μH，開關(guān)頻率為 80 kHz。

采用上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì) RC吸收電路計(jì)算方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，增加 RC吸收電路前后 SiC MOSFET 的DS 引腳之間電壓和母線電壓 ( UDC) 的實(shí)驗(yàn)波形如圖 7 所示。

圖 7 表明，增加 RC吸收電路后，電壓過(guò)沖由1 080 V下降至 740 V，降低了約31%; 沒(méi)有 RC吸收電路時(shí) SiC MOSFET 的 UDS單個(gè)波形振蕩周期為 51 ns，經(jīng)過(guò)10個(gè)振蕩周期( 510 ns) 后波形振蕩基本消失，增加 RC吸收電路后無(wú)明顯振蕩周期，且213 ns后波形振蕩基本消失。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了增加 RC吸收電路后不僅有效降低了電壓過(guò)沖和振蕩，而且減小了 SiC MOSFET 開關(guān)過(guò)程中母線電壓的波動(dòng)。

本文對(duì)基于 ACPL－ 355JC 的 SiC MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一種 RC吸收電路參數(shù)的計(jì)算方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該RC吸收電路的有效性，也間接驗(yàn)證了該驅(qū)動(dòng)電路的可行性。

所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路和 RC吸收電路已經(jīng)應(yīng)用于鐵路上的應(yīng)急通風(fēng)逆變器，而且通過(guò)了實(shí)際運(yùn)行考核。后續(xù)將在降低吸收電路功率損耗和提高驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路穩(wěn)定性等方面進(jìn)行更加深入的研究。

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