第三代电力电子半导体：SiC MOSFET学习笔记（五）驱动电源调研

3.1 驱动电源
SiC MOSFET开启电压比Si IGBT低，但只有驱动电压达到18V～20V时才能完全开通；

Si IGBT 和SiC MOSFET Vgs对比

Cree的产品手册中单管MOSFET手册推荐栅源电压-4/15V；模块给出的都是-5/20V的推荐驱动电压，实际调研过程中模块用的都是-4/20V；基于Cree三代芯片模块建议开通电压17_{20V，实现更低的导通损耗，关断电压-5V}-2V之间。

Cree单管MOSFET手册推荐Vgs

Cree工业级SiC MOSFET模块推荐Vgs

Rhom模块实际用的Vgs：-2/+20V,△Vgs=22V，为实现更低的导通损耗，因此栅源电压应该设置大一点。

Rhom SiC MOSFET模块推荐Vgs

斯达供应商提供资料他们用Cree的芯片，模块Vgs推荐使用-4/15V，Rhom的芯片，模块Vgs推荐使用-2/15V。

斯达 SiC MOSFET推荐Vgs

3.2 驱动电阻
驱动电阻对开关速度影响较大，若驱动电阻小则栅极电容充放电快，开关器件开关速度快，开关损耗小，但若驱动电阻过小则开关过程中驱动电压容易出现振荡，可能会导致器件的误触发，严重时甚至可能损坏开关器件和电力电子设备；如果驱动电阻Rg取值过大，驱动的响应会很慢，从而会降低器件的开关速度，增大器件的开关损耗。
SiC MOSFET的驱动包括两部分，一部分是在管子内部，这部分电阻与栅极电极材料的薄层阻抗和芯片的尺寸相关；另一部分即外部加的栅极电阻。从开关管的数据资料中也可以看到，随着外部驱动电阻的增大开关管的开关损耗逐渐增大，开通时间和关断时间也逐渐增大。
驱动电阻的选择要使驱动电压不会产生振荡，同时保持系统较快的响应速度，即在保证可靠工作的同时尽量减小驱动电阻。设计时使开通电阻和关断电阻可以分别设计，这样可以更加灵活地分别控制开通和关断速度。驱动电阻的选择参考数据手册并经过实验测试，综合考虑开关时间、开关损耗、振荡及尖峰问题。

3.3驱动电流
SiC MOSFET 对驱动电路特殊要求我们得知，驱动芯片需提供足够驱动电流。驱动电流不足会使器件开关过程发生延时，进而增加开关过程的损耗。因此，根据以下公式计算出开通过程需要的平均驱动电流 Ig为：

其中：Qc 为栅极充电电荷，td(on)为开通延迟时间，tr 为上升时间。结合数据手册参数值，得出开通过程所需平均驱动电流 Ig 为 2A。因此从隔离方式、驱动电流两个方面考虑，最终选择 ACPL- W346 驱动芯片。这款光耦隔离驱动瞬态输出电流 2.5A，导通延时和关断延时分别为 120ns 和 30ns，传输延迟小，能够满足本文 SiC MOSFET 开关频率设为 100kHz 的需要。

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