SiC功率元件｜應用篇

SiC MOSFET：緩衝電路(Snubber Circuit)設計方法 -總結-

2025.02.13

SiC MOSFET：緩衝電路設計方法 -總結-

與傳統的功率半導體相比，SiC MOSFET的開關速度更快，因此其電壓和電流變化更急劇。這使得元件自身的封裝電感和週邊電路的佈線電感等的影響變大（已經不容忽視），最終會導致較大的突波。關於這種突波的抑制方法，我們已經介紹過其中一種，即緩衝電路的增加方法和設計方法。

以下是迄今為止發佈的相關文章連結和關鍵要點彙整。

▶SiC MOSFET：緩衝電路的設計方法 -前言-

本文的關鍵要點

・近年來，SiC MOSFET因其能夠高速開關工作，而被廣泛用於各種功率轉換應用。

・但是，高速工作會在汲極和源極之間產生較大突波，需要採取措施抑制這種突波。

・緩衝電路是抑制突波的方法之一。

▶汲極和源極之間產生的突波

本文的關鍵要點

・汲極和源極間的突波是由各種電感分量和MOSFET寄生電容的諧振引起的。

・在實際的設計中，很多情況下無法設計出可將佈線電感降至最低的佈局，此時，儘可能在靠近開關元件的位置配置緩衝電路，來降低佈線電感是非常重要的。

▶緩衝電路的種類和選擇

本文的關鍵要點

・要想使緩衝電路充分發揮出其效果，需要僅可能靠近開關元件進行安裝。

・緩衝電路包括由R、L、C等被動元件組成的電路，和由半導體元件組成的主動電路。

・本文介紹了無需控制而且具有成本優勢的電路方式—C緩衝電路、RC緩衝電路、放電型RCD緩衝電路和非放電型RCD緩衝電路。

▶C緩衝電路的設計

本文的關鍵要點

・CSNB越大，C緩衝電路的突波抑制效果越好。

・但是，需要注意的是，緩衝電路中形成的LSNB需要低於LMAIN，關於LSNB，還需要考慮電容的ESL。

▶RC緩衝電路的設計

本文的關鍵要點

・RC緩衝電路需要考慮到功耗PSNB來求出CSNB和RSNB，並將其諧振角頻率ωSNB設置得充分高於突波的諧振角頻率ωSURGE。

▶放電型RCD緩衝電路的設計

本文的關鍵要點

・放電型RCD緩衝電路的設計與RC緩衝電路的設計基本相同。

・但是，由於突波被二極體吸收，因此無需使用“RC緩衝電路的設計”一文中所示的公式(5)來確認諧振頻率。

・需要選擇反向恢復電流小的二極體。

▶非放電型RCD緩衝電路的設計

本文的關鍵要點

・在非放電型RCD緩衝電路中，RSNB消耗的功率僅為突波能量，因此RSNB的容許損耗可以比較小。

・因此，可以增加CSNB的電容量，這不僅可改善鉗位效果，還可提高開關頻率fSW。

・通常而言，在增加了非放電型RCD緩衝電路的電路中，低負載時的效率會降低，高負載時的效率會提高。這是因為在高負載時，緩衝電路具有抑制突波的效果，最終會降低開關損耗。

▶封裝引起的突波差異

本文的關鍵要點

・SiC MOSFET的封裝類型不同，在汲極和源極之間產生的突波也不同。

・與TO-247N相比，TO-247-4L透過改變驅動電路的路線加快了開關速度，因此突波通常更大。

【下載資料】 SiC功率元件基礎

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。

SiC MOSFET：緩衝電路(Snubber Circuit)設計方法 -總結-
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