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宽禁带器件驱动相关文献

沈吉文.SiC功率MOSFET驱动与应用电路的研究[D].西安理工大学,2016

SiC 功率MOSFET 驱动电路有两种，一种是根据电路性能搭建驱动电路；一种是专用的驱动芯片。专用驱动芯片有高速驱动芯片 IXDI414、BD7682FJ-LB、BM6103FV-C 等。
虽然，SiC 功率 MOSFET 器件可以在低电压下导通，但是在 18V 以上才能发挥低导通电阻的优势，同时为了防止栅极振荡引起误导通，SiC 功率 MOSFET 需要负压关断，因此，SiC MOSFET 驱动开关须要正、负双电源供电。
Cree SiC 功率MOSFET CMF20120D； Rohm SiC 功率MOSFET
设计型号为 SCT2450KE 的 SiC 功率 MOSFET 的驱动电路。
在 SiC MOSFET 中，栅极的驱动电压越高，会增大 MOSFET的导电沟道，减小导通电阻，发挥出 SiC MOSFET的优点。但是栅极驱动电压太大很容易将栅极和漏源之间绝缘层击穿，使 MOSFET 管的损坏，为了提高在关断状态下的 SiC MOSFET管的工作可靠性，驱动电路被设计为在关断状态下向栅极添加反向偏置电压，以快速释放栅极输入电容的电荷，关断时间，使驱动电路更可靠；但反向驱动电压会增加电路损耗，反向偏置电压最好不要超过-6V；因此驱动电压通常选择-6V-+22V之间。
在高频工作环境中，留给栅极电容的充放电时间就会越短，短的充放电时间需要小的栅极电容和大的驱动脉冲电流才能满足，而增大驱动电流的有效的方式是减小驱动电阻。
将驱动电路设计成隔离驱动电路可以提高控制电路的抗干扰能力，隔离驱动电路中实现电隔离的方式常用的有两种：磁耦合变压器和光耦合器件，但不管采用哪种隔离方式来实现电路的隔离，都需要注意保证耦合器件的耦合分布电容与延迟时间。
为了缩短 SiC 功率 MOSFET的开关时间，需减小驱动电阻，小的驱动电阻可以带来比较小的开关损耗，但是应该避免驱动电阻过小导致开关速度过快的问题，这样会造成主电路电压电流的振荡，或者产生关断时的电压尖峰，引起桥臂直通的危险。同时驱动电阻可以消除栅极振荡、转移驱动器的功率损耗。
当 Rg较小时，虽然获得了更为快速的上升沿与下降沿，但会引起栅极振荡、增加驱动器损耗导致过热；当 Rg较大时，可以更加有效的消除栅极振荡，并转移功率损耗，但这势必会牺牲 SiC 功率 MOSFET 的开通和关断速度。
这说明采用较小的栅极电阻，SiC 功率 MOSFET 具有更快的开关速度，使电路可以在高频率环境下运行，但是电流和电压的波形会产生尾部振荡，带来较大的电压电流振荡冲击，有可能损坏 SiC 功率 MOSFET。采用较大的栅极电阻时，Id 和 Ugs 的波形尾部比较平滑，但是开关速度慢一些，不适用于开关频率较高的场合。
一般情况下，在阈值电压为 3V 左右时就可以开通，但是为了减小导通电阻驱动电压选为 18V
为了减少导通损耗，SiC 功率 MOSFET 驱动电压较高，范围在 18V～22V；为了防止 SiC 功率 MOSFET 误导通现象，采取负压关断，范围在-5V～0V；栅极电阻 Rg 过大，会增大开通时间，即开关速度会降低；如果为了提高开关速度而栅极电阻 Rg，造成的后果是输出波形有轻微振荡。因此，栅极电阻 Rg 的选择要根据电路要求来选择，Rg 合理的取值范围在 5Ω-25Ω。SiC 功率 MOSFET 工作频率较高，为了减少干扰，最好加入隔离电路。
测试的 SiC 功率 MOSFET 驱动电路电源模块选用 BM6103FV‐C。
最终选取 Rg=5Ω ，根据 SiC 功率 MOSFET 的开关特性，基于 BM6103FV 芯片设计了 SiC 功率 MOSFET 驱动电路,对栅极脉冲 UGS 进行了实验测量。
通常光耦与 TL431一起使用，本文设计的光耦隔离电路采用 PC817B 光耦。