【導讀】自舉式懸浮驅動(dòng)電路可以極大的簡(jiǎn)化驅動(dòng)電源的設計，只需要一路電源就可以驅動(dòng)上下橋臂兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)，可以節省Si MOSFET功率器件方案的成本。隨著(zhù)新能源受到全球政府的推動(dòng)與支持，與新能源相關(guān)的半導體芯片需求激増，導致產(chǎn)能緊缺。綠色低碳技術(shù)創(chuàng )新應用是實(shí)現碳中和目標的重要一環(huán)，碳化硅是應用于綠色低碳領(lǐng)域的共用性技術(shù)，SiC MOSFET替代Si MOSEFET成為了許多廠(chǎng)商的新選擇。不過(guò)，SiC MOSFET的驅動(dòng)與Si MOSFET到底有什么區別，替代時(shí)電路設計如何調整，是工程師非常關(guān)心的。我們《SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有單電源正電壓時(shí)如何實(shí)現負壓？》一文中已經(jīng)分享了負壓自舉的小技巧。本文SiC MOSFET驅動(dòng)常規自舉電路的注意事項。
圖1：
自舉電路工作原理：
如圖1，當下管導通時(shí)候，電源通過(guò)Rboot、Dboot對自舉電容Cboot進(jìn)行充電，當下管關(guān)斷后，Cboot提供電源對上管進(jìn)行驅動(dòng)。
Vgsh為上管驅動(dòng)波形、Vgsl為下管驅動(dòng)波形、Vgshin為上管輸入側驅動(dòng)波形。該結果為測試板上電狀態(tài)下發(fā)送一個(gè)雙脈沖驅動(dòng)下管，同時(shí)上管為互補的驅動(dòng)波形，圖中可以看出在上管輸入驅動(dòng)波形為“開(kāi)通”狀態(tài)下，上管GS并沒(méi)有及時(shí)開(kāi)通而是經(jīng)過(guò)40us左右延遲后才開(kāi)始跟隨輸入驅動(dòng)信號狀態(tài)，這是因為在初始狀態(tài)下上管驅動(dòng)芯片沒(méi)有得電，在下管導通后上管驅動(dòng)芯片電源才開(kāi)始得電。從驅動(dòng)芯片得電后到芯片可以正常工作大概有幾十us的延遲，所以才導致圖上現象的產(chǎn)生，這也是自舉電路存在問(wèn)題，該問(wèn)題可以通過(guò)增加D1、R1通過(guò)母線(xiàn)電壓對Cboot電容進(jìn)行預充電解決。
通過(guò)觀(guān)察電路也可以看出驅動(dòng)電源為VCC2，下管驅動(dòng)時(shí)候可以VCC2滿(mǎn)幅輸出，而上管由于Dboot的存在Cboot的電壓始終會(huì )比VCC缺少一個(gè)Dboot壓降，并且對下管開(kāi)關(guān)頻率和占空比也有相關(guān)要求，下管一定要達到固定時(shí)間上管的Cboot才能每個(gè)周期充滿(mǎn)電正常工作。
上圖可以看出由于上管達不到滿(mǎn)幅VCC所以導致關(guān)斷負壓不夠負，開(kāi)通正壓不夠正，提高VCC電壓會(huì )導致下管負壓太大又會(huì )有擊穿SiC驅動(dòng)芯片的風(fēng)險，運用自舉電路需要權衡這方面的問(wèn)題。
綜上，SIC MOSFET驅動(dòng)也可以用自舉電路驅動(dòng)一個(gè)半橋，從而減少一路電源，以節省成本。但在實(shí)現自舉電路的時(shí)候也會(huì )有一些問(wèn)題需要注意，具體總結如下
1、 由于上管在導通時(shí)需要通過(guò)自舉電容放電，為了保證上端的正常開(kāi)關(guān)，需要調整PWM，為自舉電容預留充電時(shí)間
2、 關(guān)于Dboot的選擇，由于Cboot上為瞬間充電，需要考慮Dboot的載流能力，當下管導通時(shí)Dboot端會(huì )承受母線(xiàn)級別的大電壓，所以需要有足夠的耐壓
3、 自舉電容Cboot需要選擇寄生電感盡可能小的電容，防止充電時(shí)產(chǎn)生LC震蕩
4、 由于上管驅動(dòng)電壓會(huì )有一定降幅且對整個(gè)自舉電路雜散參數有較高要求，自舉電路建議盡在中低功率下使用
派恩杰半導體的SiC MOSFET性能與可靠性已經(jīng)和國際第一梯隊的碳化硅芯片廠(chǎng)比肩。對于第三代半導體的應用行業(yè)來(lái)說(shuō)，碳化硅平面型的MOSFET技術(shù)仍是一個(gè)主流技術(shù)。派恩杰的第三代平面柵碳化硅MOSFET技術(shù)，具有業(yè)內領(lǐng)先的HDFM指標和較低的開(kāi)關(guān)損耗，以及在高溫下運行下有較高的效率，排放少。2021年派恩杰半導體已經(jīng)有了一個(gè)全球Qgd x Rds(on)（開(kāi)關(guān)品質(zhì)因數）最小的MOSFET產(chǎn)品。而且派恩杰半導體的SiC MOSFET產(chǎn)品在新能源汽車(chē)OBC應用驗證取得了重大突破，獲得了新能源汽車(chē)龍頭企業(yè)數千萬(wàn)訂單。對于新能源汽車(chē)、IDC、光伏、風(fēng)機、光充儲等領(lǐng)域，派恩杰半導體均有完善的驅動(dòng)方案和典型應用的demo案例，供客戶(hù)參考，幫助客戶(hù)實(shí)現快速研發(fā)導入。如：3000w圖騰柱PFC方案、65w快輸入高壓方案等。
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