硅IGBT與碳化硅MOSFET驅(qū)動兩者電氣參數(shù)特性差別較大，碳化硅MOSFET對于驅(qū)動的要求也不同于傳統(tǒng)硅器件，主要體現(xiàn)在GS開通電壓、GS關(guān)斷電壓、短路保護、信號延遲和抗干擾**幾個方面。

01

開通關(guān)斷

對于全控型開關(guān)器件來說，配置合適的開通關(guān)斷電壓對于器件的安全可靠具有重要意義：

1）硅IGBT： 各廠家硅IGBT對開通關(guān)斷電壓要求一致：

• 要求開通電壓典型值15V；
• 要求關(guān)斷電壓值范圍-5V~-15V，客戶根據(jù)需求選擇合適值，常用值有-8V、-10V、-15V；
• 優(yōu)先穩(wěn)定正電壓，保證開通穩(wěn)定。

2）碳化硅MOSFET： 不同廠家碳化硅MOSFET對開關(guān)電壓要求不盡相同：

• 要求開通電壓較高22V~15V；
• 要求關(guān)斷電壓較高-5V~-3V；
• 優(yōu)先穩(wěn)負壓，保證關(guān)斷電壓穩(wěn)定；
• 增加負壓鉗位電路，保證關(guān)斷時候負壓不超標。

02

短路保護

開關(guān)器件在運行過程中存在短路風險，配置合適的短路保護電路，可以有效減少開關(guān)器件在使用過程中因短路而造成的損壞。與硅IGBT相比，碳化硅MOSFET短路耐受時間更短。

1）硅IGBT：

硅IGBT的承受退保和短路的時間一般小于10μs，在設(shè)計硅IGBT的短路保護電路時，建議將短路保護的檢測延時和相應(yīng)時間設(shè)置在5-8μs較為合適。

** 2）碳化硅MOSFET**

一般碳化硅MOSFET模塊短路承受能力小于5μs，要求短路保護在3μs以內(nèi)起作用。采用二極管或電阻串檢測短路，短路保護最短時間限制在1.5μs左右。

03

碳化硅MOSFET驅(qū)動的干擾及延遲

1）高dv/dt及di/dt對系統(tǒng)影響

在高壓大電流條件下進行開關(guān)動作時，器件開關(guān)會產(chǎn)生高dv/dt及di/dt，對驅(qū)動器電路產(chǎn)生影響，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力對系統(tǒng)可靠運行至關(guān)重要，可通過以下方式實現(xiàn)：

• 輸入電源加入共模扼流圈及濾波電感，減小驅(qū)動器EMI對低壓電源的干擾；
• 次邊電源整流部分加入低通濾波器，降低驅(qū)動器對高壓側(cè)的干擾；
• 采用共模抗擾能力達到100kV/μs的隔離芯片進行信號傳輸；
• 采用優(yōu)化的隔離變壓器設(shè)計，原邊與次邊采用屏蔽層，減小相互間串擾；
• 米勒鉗位，防止同橋臂管子開關(guān)影響。

2）低傳輸延遲

通常情況下，硅IGBT的應(yīng)用開關(guān)頻率小于40kHZ，碳化硅MOSFET推薦應(yīng)用開關(guān)頻率大于100kHz，應(yīng)用頻率的提高使得碳化硅MOSFET要求驅(qū)動器提供更低的信號延遲時間。碳化硅MOSFET驅(qū)動信號傳輸延遲需小于200ns，傳輸延遲抖動小于20ns，可通過以下方式實現(xiàn)：

• 采用數(shù)字隔離驅(qū)動芯片，可以達到信號傳輸延遲50ns，并且具有比較高的一致性，傳輸抖動小于5ns；
• 選用低傳輸延時，上升下降時間短的推挽芯片。

  總之，相比于硅IGBT，碳化硅MOSFET在提升系統(tǒng)效率、功率密度和工作溫度的同時，對于驅(qū)動器也提出了更高要求，為了讓碳化硅MOSFET更好的在系統(tǒng)中應(yīng)用，需要給碳化硅MOSFET匹配合適的驅(qū)動。