【導讀】在上一篇文章中，給出了一個(gè)針對柵極-源極電壓中產(chǎn)生的浪涌的抑制電路示例。本文將會(huì )通過(guò)示例來(lái)探討正電壓浪涌的對策和其效果。
本文的關(guān)鍵要點(diǎn)
?通過(guò)采取措施防止柵極－源極間電壓的正電壓浪涌，來(lái)防止LS導通時(shí)的HS誤導通。
?具體方法取決于各電路中所示附加上的對策電路。
?如果柵極驅動(dòng)IC沒(méi)有驅動(dòng)米勒鉗位用MOSFET的控制功能，則很難通過(guò)米勒鉗位進(jìn)行抑制。
?作為米勒鉗位的替代方案，可以通過(guò)增加誤導通抑制電容器來(lái)處理。
在上一篇文章中，給出了一個(gè)針對柵極-源極電壓中產(chǎn)生的浪涌的抑制電路示例。本文將會(huì )通過(guò)示例來(lái)探討正電壓浪涌的對策和其效果。
關(guān)于SiC功率元器件中柵極－源極間電壓產(chǎn)生的浪涌，在之前發(fā)布的Tech Web基礎知識 SiC功率元器件 應用篇的“SiC MOSFET：橋式結構中柵極－源極間電壓的動(dòng)作”中已進(jìn)行了詳細說(shuō)明。
正電壓浪涌對策
右圖顯示了同步升壓電路中LS導通時(shí)柵極－源極電壓的行為，該圖在之前的文章中也使用過(guò)。要想抑制事件（II），即HS（非開(kāi)關(guān)側）的VGS的正浪涌，正如在上一篇文章的表格中所總結的，采用浪涌抑制電路的米勒鉗位用MOSFET Q2、或誤導通抑制電容器C1是很有效的方法（參見(jiàn)下面的驗證電路）。
為了驗證抑制電路的效果，將抑制電路單獨安裝在SiC MOSFET（SCT3040KR）的驅動(dòng)電路上并觀(guān)察了其波形。下面是所用SiC MOSFET的外觀(guān)和主要規格，僅供參考。
以下電路為用來(lái)驗證的抑制電路，共四種：（a）無(wú)抑制電路，（b）僅有米勒鉗位用的MOSFET（Q2），（c）僅有鉗位用的肖特基勢壘二極管D2、D3、C2，（d）僅有誤導通抑制電容器C1。通過(guò)“雙脈沖測試”確認了GS的浪涌電壓。
下面是使用了各驗證電路的雙脈沖測試的波形。這是導通時(shí)的波形，從上到下依次顯示了開(kāi)關(guān)側柵極－源極電壓（VGS_HS）、非開(kāi)關(guān)側柵極－源極電壓（VGS_LS）、漏極－源極電壓（VDS）、和漏極電流（ID）。同時(shí)，給出了前述的抑制電路（a）、（b）、（c）的波形，并將上一篇文章中的正電壓抑制電路（b）的波形作為“（e）”一并列出。（e）的電路是配備了前述（b）～（d）所有抑制電路的電路。
從上面的波形圖中可以明顯看出，在沒(méi)有對策電路的（a）和只有鉗位SBD的（c）中，可以看到結果是未能抑制正浪涌電壓，VGS_LS波形隆起，并顯著(zhù)超過(guò)了柵極導通閾值，ID也比其他電路大。也就是說(shuō)，非開(kāi)關(guān)側的MOSFET（在本例中為L(cháng)S）發(fā)生了誤導通。
要想防止這種誤動(dòng)作，配備有米勒鉗位電路的對策電路 （b） 是必不可少的措施。而實(shí)際安裝米勒鉗位電路時(shí)，需要能夠驅動(dòng)米勒鉗位用MOSFET的控制信號。該信號需要在監控VGS電壓的同時(shí)控制驅動(dòng)時(shí)序，一般情況下，很多驅動(dòng)IC都具有該功能，但如果使用不具有該控制功能的驅動(dòng)IC，則很難實(shí)現這種對策電路。
在這種情況下，如驗證電路（d）所示，可以在MOSFET的柵極－源極間連接誤導通抑制電容器C1，作為浪涌對策電路。連接了誤導通抑制電容器C1時(shí)的導通波形如下圖所示。波形（a）是沒(méi)有C1的波形，波形（b）、（c）和（d）是有C1、C1分別為2.2nF、3.3nF和4.7nF時(shí)的波形。從圖中可以看出，與沒(méi)有C1的（a）相比，在具有C1的（b）、（c）和（d）中，VGS_LS的波形隆起更小，ID的導通浪涌也更小。
但是，從ID的波形中也可以看出，當連接了誤導通抑制電容器C1時(shí)，導通動(dòng)作會(huì )根據其電容量而減慢，從而會(huì )導致開(kāi)關(guān)損耗增加。因此，C1的容值應該選用所需要盡量小的值。在此次的評估中，波形（b）所示的2.2nF可以說(shuō)是正合適的。
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