SiC MOSFET 驱动电路的设计

李小娜　李艳娜

摘要：本文对SiC MOSFET的驱动电路进行了优化设计，并采用Boost主电路对该驱动电路进行验证。结果表明，SiC MOSFET具有较快的开关速度。相比SiMOSFET，工作频率为100kHz，上升时间由70ns减小到40ns，下降时间由100ns减小到10ns。

[关键词]SiC MOSFET驱动电路Boost升压电路

1引言

随着电力电子器件在新能源，混合、电动汽车，工业和航天航空领域的广泛使用，对大功率、更低的半导体损耗、耐高温、开关速度更快的器件的需求日益增加。相比Si材料的器件来说，SiC功率器件可以实现高频、阻断电压高、高耐压，低开关损耗和低导通电阻特性。在SiC MOSFET的应用方面，首先要考虑的就是其驱动问题。本文针对SiC MOSFET的特性，对SiC MOSFET的驱动电路进行优化设计，并采用Boost升压电路对该驱动电路进行验证。

2SiC MOSFET驱动电路的设计

2.1驱动电路电压的要求

SiC MOSFET漂移层阻抗要比硅MOSFET低，但受现在技术水平限制SiC MOSFET的MOS沟道部分的迁移率又比较低，因此沟道部分的阻抗就比较高，为了得到低的导通电阻，SiC MOSFET的门极电压就要比硅的高，本文对SiC MOSFET驱动电路采用+18V/-5V的驱动电压，+18V的开通电压使得SiC MOSFET的导通电阻低，降低开通损耗，-5V关断电压可以保证器件快速关断，还可以防止器件的误导通。

2.2驱动电路的整体设计

MOSFET的开通和关断，实际上就是栅源极电容的充放电过程。驱动电路的作用就是使册极电荷快速转移。开关速度极大程度上取决于门极电阻，门极电阻越小，开关速度就越快，但同时在驅动回路中会产生振荡。在保证器件安全工作的条件下，尽可能选择较小的驱动电阻。

本文采用+18V/-5V的驱动电压，通过双脉冲测试仿真，优选门极电阻为592，采用IXDN609SI驱动芯片和ACPL-331J光耦实现了9A的驱动电流输出。图1为设计的驱动电路板。

3Boost升压电路实验

为了测试驱动电路的性能，搭建boost电路进行测试。SiC MOSFET的开通和关断波形如图2所示。

从图2中可以看出，SiC MOSFET具有较快的开关速度，相比SiMOSFET，上升时间由70ns减小到40ns，下降时间由100ns减小到10ns。

4总结

可靠的驱动电路是实现SiC MOSFET可靠工作的基础，SiC MOSFET的特性和SiMOSFET的有一些不同，这些特性对SiC MOSFET的工作有重要的影响。所以本文在分析SiC MOSFET的特殊特性的基础上，设计了一种适用于SiC MOSFET的驱动电路，并就该电路进行实验，验证了SiC MOSFET在该驱动电路下可以可靠工作。并在相同的应用条件下，比较了SiC MOSFET和SiMOSFET开关特性的不同，体现了SiC MOSFET较快的开关速度。

参考文献

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