ZHCAFS8 September   2025 UCC57108-Q1

 

  1.   1
  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

栅极驱动器要求

为 SiC MOSFET 选择合适的栅极驱动器时,需重点考虑偏置电压额定值、峰值电流能力、保护功能、栅极电阻器及功耗等参数。

为了最大限度地降低导通损耗,偏置电压设定为 20V;同时设定 -5V 的负偏置,以防止瞬态信号导致的误导通。由上述电压差值可知,栅极驱动器的 VDD 要求至少为 25V。

为了最大限度地降低开关损耗,栅极驱动器还必须能够提供所需的峰值电流以实现目标开关速度。系统对开关速度的要求通常通过压摆率来表示。在本示例的 PFC 电路中,设计要求明确规定:在 400V 直流母线电压下,SiC MOSFET 的导通电压压摆率需达到 20V/ns 或更高。这意味着 SiC MOSFET 导通期间 VDS 的完整摆幅变化需要在 20ns ( = 400 V / 20 V n s ) 或更短时间内完成。在 VDS 摆幅期间,SiC MOSFET 的密勒电荷(对于所选的 SiC MOSFET,QGD 参数为 27nC)由栅极驱动器的峰值电流充电;峰值电流需要在 20ns 或更短的时间内为 QGD 充电。由此可算出,所需峰值电流至少为 1.35A ( = 27 n C / 20 n s )

UVLO 是一项关键保护功能,可在电源故障情况下最大限度地减少 SiC MOSFET 的损坏。如果故障导致 VGS 降至不安全的水平,那么 SiC MOSFET 可能会出现传导损耗。这会降低 SiC MOSFET 的效率,增加发热并缩短其寿命。在该应用场景中,采用具有高 UVLO 额定值的栅极驱动器颇具优势。

具备某种形式的短路检测功能,是 SiC MOSFET 的另一项重要保护特性。由于 SiC MOSFET 并不存在像 IGBT 中饱和区到有源区那样清晰的线性区到饱和区过渡,因此若不对 DESAT 保护这类单电压阈值检测方式进行大幅改进,就无法实现精准保护。OCP 是更理想的选择,它使用分流电阻器来测量电流。