電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

2020.11.25 SiC功率元件

橋式電路切換產生的電流和電壓

SiC MOSFET:橋式結構中Gate-Source電壓的動作

上一篇文章中,對SiC MOSFET橋式結構的閘極驅動電路的導通(Turn-on)/關斷(Turn-off)動作進行了解說。本文將介紹在SiC MOSFET這一系列切換動作中,SiC MOSFET的VDS和ID的變化會產生什麼樣的電流和電壓。

下面的電路圖是SiC MOSFET橋式結構的同步式boost電路,LS開關導通時的範例。電路圖中包括SiC MOSFET的寄生電容、電感、電阻,HS和LS的SiC MOSFET的VDS和ID的變化帶來的各處的閘極電流(綠色線)。

ID的變化dID/dt所產生的電壓

ID的變化將會產生下述公式(1)所示的電壓。

這是由於存在於SiC MOSFET源極的寄生電感中流過ID而產生的電壓,是由電路圖中的(I)引起的。該電壓會使電流(I’)流過。

VDS的變化dVDS/dt所產生的電流

以HS為例,當SiC MOSFET關斷、VDS變化時,Gate-Drain寄生電容CGD中會流過電流ICGD。如電路圖所示,該電流分為Gate-Source寄生電容CGS側流過的電流ICGD1:(II)-1和閘極電路側流過的電流ICGD2:(II)-2。當VDS開始變化時,閘極電路側的電阻較大,因此大部分ICGD都在CGS側,此時的ICGD1如公式(2)所示。

從公式可以看出,當CGD較大時或CGD/CGS的比值變小時,ICGD1會增加。

dVDS/dt和dID/dt既可以為正也可以為負,所以因它們而產生的電流和電壓的極性在導通(Turn-on)和關斷(Turn-off)時是不同的。在下一篇文章中將會進一步詳細解說。

重點:

・由於SiC MOSFET閘極驅動電路切換動作中的SiC MOSFET的VDS和ID的變化,在電路中會因寄生電容或電感而產生電流和電壓。

・在SiC MOSFET橋式電路中,dVDS/dt和dID/dt可以為正也可以為負,所以因它們而產生的電流和電壓的極性在導通(Turn-on)和關斷(Turn-off)時是不同的。

理解SiC(碳化矽)功率元件和活用範例