SiC功率元件｜應用篇

突波抑制電路的電路板佈局注意事項

2022.08.24

重點

・突波抑制電路的電路板佈局要考慮大電流高速開關的情況。

・儘量將寄生電容、電感、電阻控制得更低。

・儘量減少回流線環路，以便有效地控制EMI（電磁干擾）。

此前，我們已經就SiC MOSFET的正電壓突波對策和SiC MOSFET的負電壓突波對策進行了說明。本文將介紹實際製作這種突波抑制電路時電路板佈局方面的注意事項。

關於SiC功率元件中閘極－源極間電壓產生的突波，在之前發佈的Tech Web基礎知識 SiC功率元件 應用篇的“SiC MOSFET：橋式結構中閘極－源極間電壓的動作”中已進行了詳細說明，如果需要瞭解,請參閱這篇文章。

關於突波抑制電路的電路板佈局注意事項

突波抑制電路的元件佈局和焊盤佈局會直接影響突波抑制效果，因此為了獲得理想的效果，在此介紹幾點需要著重注意的問題。首先，請看突波抑制電路和電路板佈局的範例。該電路圖是此前用過的電路圖的一部分。電路板上配置了HS和LS兩個電路。

突波抑制電路和電路板佈局範例

在這塊電路板上，橋式結構的HS MOSFET配置在上方，LS MOSFET配置在下方，閘極引腳和驅動器源極引腳被配置在各MOSFET的下方。VGS突波電壓抑制電路緊靠各閘極引腳配置，是以最短距離連接的。這種精心的佈局旨在更大程度地降低寄生電容、電感和電阻。

接下來，請看突波抑制電路的焊盤佈局。

如果具有多個突波抑制電路，那麼應當優先確定米勒鉗位用MOSFET（Q2）的安裝位置。其次時配置負突波鉗位元SBD（D2）及其旁路電容（C2），並按正突波鉗位SBD（D3）、旁路電容（C3）和誤導通抑制電容（C1）的順序決定配置位置。這樣做的原因是由於佈線電感的影響，會導致突波抑制效果大大降低，尤其是當米勒鉗位MOSFET距離只有幾公分時。

另外，非常重要的一點是，要儘量縮短由突波抑制電路的回流線（從驅動器源極引腳返回的線）和突波抑制電路的佈線所形成的環路。由於SiC MOSFET的高速切換，ID中的di/dt會引起較大的EMI，所以其佈線環路應儘量避免受ID產生的EMI的影響。這次評估的電路板是4層結構，第2層全為回流線。因此，可以將回流線直接置於突波抑制電路正下方，從而可以更大程度地縮小環路面積。

如果來自驅動電源的電阻足夠小，那麼就不需要與鉗位元SBD並設的旁路電容，但是由於驅動電源通常距離較遠，所以需要在SBD附近安裝一個旁路電容，以便SBD能夠以低電阻工作。此外，在選擇電容時，請充分考慮電阻特性並選擇在幾十MHz頻段上具有諧振點的電容（0.1µF，1.0×0.5mm尺寸）。

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介紹SiC的物理性質和優點，並透過與Si元件的比較，介紹SiC蕭特基二極體和SiC MOSFET的特點及使用方法上的不同，還介紹了集多重優點於一身的全SiC模組。

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