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SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路和Turn-on/Turn-off動作

發(fā)布時(shí)間:2022-01-17 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】LS(低邊)側(cè)SiC MOSFET Turn-on和Turn-off時(shí)的VDS和ID的變化方式不同。在探討SiC MOSFET的這種變化對Gate-Source電壓(VGS)帶來的影響時(shí),需要在包括SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路的寄生分量在內(nèi)的等效電路基礎(chǔ)上進(jìn)行考量。


本文將針對上一篇文章中介紹過的SiC MOSFET橋式結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動電路及其導(dǎo)通(Turn-on)/關(guān)斷( Turn-off)動作進(jìn)行解說。


SiC MOSFET橋式結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動電路


LS(低邊)側(cè)SiC MOSFET Turn-on和Turn-off時(shí)的VDS和ID的變化方式不同。在探討SiC MOSFET的這種變化對Gate-Source電壓(VGS)帶來的影響時(shí),需要在包括SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路的寄生分量在內(nèi)的等效電路基礎(chǔ)上進(jìn)行考量。


右圖是最基本的柵極驅(qū)動電路和SiC MOSFET的等效電路。柵極驅(qū)動電路中包括柵極信號(VG)、SiC MOSFET內(nèi)部的柵極線路內(nèi)阻(RG_INT)、以及SiC MOSFET的封裝的源極電感量(LSOURCE)、柵極電路局部產(chǎn)生的電感量(LTRACE)和外加?xùn)艠O電阻(RG_INT)。


SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路和Turn-on/Turn-off動作


關(guān)于各電壓和電流的極性,需要在等效電路圖中,以柵極電流(IG)和漏極電流(ID)所示的方向?yàn)檎栽礃O引腳為基準(zhǔn)來定義VGS和VDS。


SiC MOSFET內(nèi)部的柵極線路中也存在電感量,但由于它比LTRACE小,因此在此忽略不計(jì)。


導(dǎo)通(Turn-on)/關(guān)斷( Turn-off)動作


為了理解橋式電路的Turn-on / Turn-off動作,下面對上一篇文章中提到的橋式電路中各SiC MOSFET的電壓和電流波形進(jìn)行詳細(xì)說明。下面的波形圖與上次的波形圖是相同的。我們和前面的等效電路圖結(jié)合起來進(jìn)行說明。


當(dāng)正的VG被施加給LS側(cè)柵極信號以使LS側(cè)ON時(shí),Gate-Source間電容(CGS)開始充電,VGS上升,當(dāng)達(dá)到SiC MOSFET的柵極閾值電壓(VGS(th))以上時(shí), LS的ID開始流動,同時(shí)從源極流向漏極方向的HS側(cè)ID開始減少。這個(gè)時(shí)間范圍就是前一篇文章中定義的T1(見波形圖最下方)。


SiC MOSFET的柵極驅(qū)動電路和Turn-on/Turn-off動作


接下來,當(dāng)HS側(cè)的ID變?yōu)榱?、寄生二極管 Turn-off時(shí),與中間點(diǎn)的電壓(VSW)開始下降的同時(shí),將對HS側(cè)的Drain-Source間電容(CDS)及Drain-Gate間電容(CGD)進(jìn)行充電(波形圖T2)。對該HS側(cè)的CDS+CGD充電(LS側(cè)放電)完成后,當(dāng)LS側(cè)的VGS達(dá)到指定的電壓值,LS側(cè)的 Turn-on動作完成。


而Turn-off動作則在LS側(cè)VG OFF時(shí)開始,LS側(cè)的CGS蓄積的電荷開始放電,當(dāng)達(dá)到SiC MOSFET的平臺電壓(進(jìn)入米勒效應(yīng)區(qū))時(shí),LS側(cè)的VDS開始上升,同時(shí)VSW上升。


在這個(gè)時(shí)間點(diǎn),大部分負(fù)載電流仍在LS側(cè)流動(波形圖T4),HS側(cè)的寄生二極管還沒有轉(zhuǎn)流電流。LS側(cè)的CDS+CGD充電(HS側(cè)為放電)完成時(shí),VSW超過輸入電壓(E),HS側(cè)的寄生二極管Turn-on,LS側(cè)的ID開始轉(zhuǎn)向HS側(cè)流動(波形圖T5)。


LS側(cè)的ID最終變?yōu)榱?,進(jìn)入死區(qū)時(shí)間(波形圖T6),當(dāng)正的VG被印加給HS側(cè)MOSFET的柵極信號時(shí)Turn-on,進(jìn)入同步工作時(shí)間(波形圖T7)。


在這一系列的開關(guān)工作中,HS側(cè)和LS側(cè)MOSFET的VDS和ID變化導(dǎo)致的各種柵極電流流動,造成了與施加信號VG不同的VGS變化。具體內(nèi)容將在下一篇文章進(jìn)行詳細(xì)說明。


(來源:Rohm)


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