适应于SiC BJT的双电源驱动电路的优化设计.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn适应于SiCBJT的双电源驱动电路的优化#设计*秦海鸿，刘清，张英，王丹，付大丰5（南京航空航天大学自动化学院，南京，211106）摘要：SiCBJT新型器件是IGBT器件的有力竞争对手，由于SiCBJT是电流型器件，设计适应于SiCBJT的电流型驱动电路非常重要。双电源驱动电路因其具有高速低损耗的驱动性能成为SiCBJT驱动电路的一种重要驱动。然而该驱动电路在实际应用中存在着反流问题和10振荡问题。本文对双电源驱动电路的工作原理、工作模态、驱动损耗进行了详

2、细的分析阐述，发现驱动电路在晶体管关断时存在反流问题，由于使用电容产生驱动脉冲，驱动电容易于驱动电路的寄生电感产生振荡，为此文中提出通过合理的参数设计来缓解反流现象，详细的给出了参数优化设计方法，并通过LTSPICE仿真和样机实验验证理论分析的正确性。关键词：SiCBJT；双电源驱动；反流现象。15中图分类号：TM92Theoptimizationdesignofdual-sourcedriverforSiCBJTHaihongQin,QingLiu,YingZhang,DanWang,DafengFu(College

3、ofautomation,Nanjinguniversityofaeronauticsandastronautics,211106)20Abstract:SiCBJTisapowerfulcompetitorofIGBTdevices.SincetheSiCBJTisacurrent-controlleddevice,itbecomesatrivialissuetoachievebothalowpowerconsumptionandcompetitiveswitchingperformance.Thedual-sour

4、cebasedriverisaperfectcandidatetoachievetheseobjectives.However,itoftenexitsringingphenomenonandreversingcurrentphenomenon,whichdegradesperformance.Thispapergaveadetailedanalysisoftheoperationprocessandpowerlossof25thedual-sourcedriver.Asforringing,theswitchingp

5、rocessisestablishedasLCRcircuitandsuggestionsfordual-sourcedriverdesignareprovided.Moreover,thispaperdiscoversthereversingcurrentphenomenonandintroducesthemethodstoeliminateit.Finally,allanalysiswerevalidatedthroughLTSPICEsimulationandexperiment.Keywords:SiCBJT;

6、dual-sourcedriver;reversingcurrent.300引言随着碳化硅功率器件的发展，双极型晶体管重新获得了业内研发者的关注。SiCBJT是一种非常有前景的高压功率开关器件，具有生产简单、耐高温、开关速度快、导通电阻小、[1-2]35鲁棒性好等优势，是IGBT器件有力的竞争对手。SiCBJT在国防、井下石油钻井、地热测试设备、混合电动车辆、太阳能逆变器、开关电源、功率因数校正、UPS和电机驱动均[3-4]有很大应用市场。SiCBJT是常断型、电流控制、单极型器件，其电气特性和SiBJT相比有很大的不

7、同。目前生产SiCBJT器件的公司主要是美国的GeneSiC公司，其产品比SiCMOSFET具有更40快的开关速度、更低的导通电阻、更小的芯片面积。生产SiCMOSFET需要13~16个封装基金项目：教育部博士点基金资助（20123218120017）；国家自然科学基金资助项目（51677089）；江苏省普通高校研究生科研创新计划（SJLX16_0107）作者简介：秦海鸿（1977-）男，副教授、硕导，主要研究方向：功率变换技术、电机控制、新器件应用研究.E-mail:qinhaihong@nuaa.edu.cn-1-

8、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn[5]步骤，而SiCBJT只需要7~9个封装步骤。此外，SiCBJT的突出优点是其耐高温，没有MOSFET的栅极氧化问题，由于是流控型器件，其导通可靠性高。SiCBJT面临的一大瓶颈是驱动电路的损耗问题。由于SiCBJT为电流型器件，导通时需要基极提供足够的持续驱动电流