大功率 SiC MOSFET 驱动电路设计

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1、第52卷第11期电测与仪表Vol．52No．112015年6月10日ElectricalMeasurement＆InstrumentationJun．10，2015大功率ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ驱动电路设计彭咏龙，李荣荣，李亚斌（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）摘要：在实际工程应用的基础上，针对５０ｋＷ／１ＭＨｚ的高频感应加热大功率ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ电路要求及ＳｉＣＭＯＳ-ＦＥＴ开关特性进行开发研究。通过对ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的开通过程特性进行详细研究，得出使其可靠、安全驱动的要求，在现有已经成熟应用的Ｓ

2、ｉＭＯＳＦＥＴ驱动电路基础上对其进行改进，研究适合工作在兆赫范围内的ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ驱动电路。并采用双脉冲实验验证所设计驱动电路的基本特性及确定最佳门极电阻参数。关键词：ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ；开关特性；驱动电路；双脉冲实验中图分类号：ＴＭ１３文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－１３９０（２０１５）１１－００７４－０５DesignofhighpowerSiCMOSFETdrivercircuitＰｅｎｇＹｏｎｇｌｏｎｇ，ＬｉＲｏｎｇｒｏｎｇ，ＬｉＹａｂｉｎ（SchoolofElectricalandElectronicEn

3、gineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，Hebei，China）Abstract：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｒｏｊｅｃｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｏｎｅｋｉｎｄｏｆｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒＳｉＣＭＯＳＦＥＴｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆ５０ｋＷ／１ＭＨｚｈｉｇｈｐｏｗｅｒＳｉＣＭＯＳＦＥＴｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｉＣＭＯＳＦＥＴ．Ｔ

4、ｈｒｏｕｇｈｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｏｐｅｎｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｉＣＭＯＳＦＥＴｉｎｄｅｔａｉｌ，ｃｏｍｅｔｏｍａｋｅｉｔｓｒｅｌｉａｂｌｅ，ｓａｆｅｄｒｉｖｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｉｎＳｉＭＯＳＦＥＴｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔ-ｂａｓｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｎｅｘｉｓｔｉｎｇｍａｔｕｒｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｔｈｅｊｏｂｉｎｔｈｅｍｅｇａｈｅｒｔｚｒａｎｇｅｏｆＳｉＣＭＯＳＦＥＴｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒ

5、ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔｕｓｉｎｇｄｏｕｂｌｅ-ｐｕｌｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｓｉｇｎｅｄｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅ-ｔｅｒｓｏｆｔｈｅｇａｔｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Keywords：ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ，ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔ，ｄｏｕｂｌｅ-ｐｕｌｓｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ０引言大，而电压UＧＳ变为负值时，ＧＳ两

6、端的氧化层电容回碳化硅（ＳｉｌｉｃｏｎＣａｒｂｒｉｄｅ，ＳｉＣ）是一种具有宽禁增大，这会增加ＭＯＳＦＥＴ开通及关断时所需的电荷带、高击穿电场、高饱和漂移速度和高热导率等优越量，从而影响开关速度。故完全套用ＳｉＭＯＳＦＥＴ的［１－３］电学特性的材料，与其他材料相比其更适合在高驱动方式，来驱动ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ是不合理的，而是应温、高功率和高频的特殊条件下工作，故该材料一经对ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ驱动电路进行精心设计。诞生就引起了人们的广泛关注。电力电子行业的发本文在对ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的开通过程特性进行详展一直与半导体器件的

7、发展密切相关。在行业对高细分析后，得出使其可靠、安全驱动的要求，在现有频化、大功率化提出更高要求的情况下，大功率高频已经成熟应用的ＳｉＭＯＳＦＥＴ驱动电路基础上对其进感应加热技术对ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的应用也进入了积极行改进，研究适合工作在兆赫范围内的ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ探索阶段。驱动电路。从实际工程应用的角度出发，对大功率由于ＳｉＣ材料的禁带宽度和击穿场强远高于Ｓｉ高频感应加热电路的ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ进行驱动电路开等材料，故在相同的耐压水平下，ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的寄发设计，并采用双脉冲实验验证所设计驱动电路的生电容远小于

8、ＳｉＭＯＳＦＥＴ，对驱动电路的寄生参数更基本特性及确定最佳门极电阻参数。加敏感。ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ更适合在－２Ｖ～＋２０Ｖ的驱１ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ导通过程分析动电压下工作，与ＳｉＭＯＳＦＥＴ的０Ｖ～＋１５Ｖ区别较ＳｉＣＭＯＳＦＥＴ的开关过程主要受其动态特性参—７４—第52卷第11期电测与仪表Vol．52No．112015年6月10