ZHCAFS8 September   2025 UCC57102 , UCC57102-Q1 , UCC57102Z , UCC57102Z-Q1 , UCC57108 , UCC57108-Q1 , UCC57132 , UCC57132-Q1 , UCC57138 , UCC57138-Q1 , UCC57142 , UCC57142-Q1 , UCC57148 , UCC57148-Q1

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2TI 非隔离式 SiC MOSFET 栅极驱动器概述
  6. 3SiC MOSFET 栅极驱动器设计考量因素
    1. 3.1 欠压锁定 (UVLO)
    2. 3.2 负偏置电源(双极性驱动)
    3. 3.3 短路保护
      1. 3.3.1 去饱和保护
      2. 3.3.2 过流保护
      3. 3.3.3 软关断
  7. 4PFC CCM 升压低侧栅极驱动器示例
    1. 4.1 栅极驱动器要求
    2. 4.2 栅极驱动器选择
    3. 4.3 栅极驱动器功耗
  8. 5总结
  9. 6参考资料

欠压锁定 (UVLO)

UVLO 是栅极驱动器的一项关键特性,其作用是当偏置电源电压低于预期值时,通过关断栅极驱动器的输出来保护 SiC MOSFET。如果栅极驱动器未配备 UVLO 功能,当其偏置电源电压下降时,栅极驱动器输出的电压可能仍能达到 SiC MOSFET 的栅源极导通阈值电压 (VGS),但此时器件并未完全导通,会导致严重的导通损耗。

这种导通损耗可以通过 SiC MOSFET 的漏极电流 (ID) 与漏源极电压 (VDS) 随 VGS 变化的 I-V 曲线关系体现。VGS 过低会使 SiC MOSFET 提前进入饱和状态,且由于漏源极导通电阻 (RDS(on)) 较大,器件无法完全导通。

图 3-1 展示了 Si MOSFET 与 SiC MOSFET 的典型 I-V 曲线;VGS 越低,MOSFET 饱和速度越快。对于 Si MOSFET 和 SiC MOSFET 而言,当 VGS < 10V 时,各曲线之间差距显著,表明 MOSFET 未完全导通。VGS 越低,RDS(on) 就越大,进而导致导通损耗越高。

但是,当 VGS≥10V 时,Si MOSFET 和 SiC MOSFET 之间的差异更加明显。对于 Si MOSFET,VGS = 10V 和 VGS = 15V 时的曲线几乎重合,表明 Si MOSFET 在 VGS =10V 时已完全导通。将 Si MOSFET 的 VGS 提高到 10V 以上,对降低导通损耗的作用微乎其微。而 SiC MOSFET 在 VGS = 10V 和 VGS = 15V 时的曲线仍有较大差距,这表明与 Si MOSFET 同类器件不同,SiC MOSFET 在 VGS = 10V 时并未完全导通。与 VGS = 15V 的工况相比,在 VGS = 10V 下运行 SiC MOSFET 会导致更多的导通损耗。

因此,为了在偏置电源启动或关断过程中最大限度降低导通损耗,SiC MOSFET 通常要求配备高 UVLO 功能。

 Si MOSFET(左)与 SiC MOSFET(右)的 I-V 曲线图 3-1 Si MOSFET(左)与 SiC MOSFET(右)的 I-V 曲线