ZHCABN2 February 2022 UCC14240-Q1
一旦确定了偏置架构,设计偏置电源的第一步就是根据 IGBT 或 SiC 功率模块的栅极电荷 QG 确定所需的功率。表 3-1 重点介绍了 1.2kV IGBT 和 1.2kV SiC 两个模块的一些关键参数比较。
VCE,VDS (V) | IC,ID (A) | VGE,VGS (V) | VGE/S(th),(V) | QG (µC) | |
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6 组 IGBT | 1200 | 380 | -8/15 | 5.2 | 1.75 |
6 组 SiC | 1200 | 400 | -5/15 | 3.25 | 1.32 |
已知 QG、VGE(ON)、VGE(OFF) 和开关频率 FSW,动态开关所需的功率可根据Equation1 计算。
还需要功率来支持总偏置电压和栅极驱动静态电流 IQ 的乘积。给定驱动器的静态电流可以从制造商的数据表中获得。一些栅极驱动器 IC 数据表分别指定 IQ_VDD 和 IQ_VEE,而其他数据表只指定 IQ_VDD。计算静态功率时,应使用较大的 IQ 值,功率可根据Equation2 计算得出。
然后,所需的总偏置功率通过以下公式算出:
为便于比较,假设 IGBT 和 SiC 使用的是 UCC21732-Q1 等栅极驱动器。根据 UCC21732-Q1 数据表,计算得出的最大 IQ_VDD 为 5.9mA。如果两者都在 20kHz 下工作,并在 QG 整个 QG 范围内切换,则表 3-1 中列出的每个模块所需的栅极驱动偏置功率可由Equation4 和Equation5 来计算,结果如下:
除了从 SiC 模块获得的众所周知的动态开关和热优势之外,与类似的额定 IGBT 模块相比,其较低的栅极电荷和 ΔVGS 还提供了一个不太受认可的次要优势,即所需的偏置功率降低了 31.4%。