抑制SiC MOSFET瞬态电压尖峰的改进驱动电路设计.pdf

科技创新与应用
2021年14期TechnologyInnovationandApplication创新前沿
抑制SiCMOSFET瞬态电压尖峰的改进驱动电路设计

王文月1，牛萍娟2
（1.天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300000；2.天津工业大学电子与信息工程学院，天津300000）

摘要：与硅器件相比，碳化硅金属氧化物半导体场效应管（SiCMOSFET）具有更高的开关频率与开关速度，使得传统驱
动下SiCMOSFET受寄生参数影响电压尖峰问题更为严重。而现有抑制瞬态电压尖峰方法作用有限，往往会增加开关延时与
开关损耗且控制程度复杂。因此文章结合有源箝位电路与注入栅极电流抑制电压尖峰的方法，提出了一种改进驱动电路。首先
阐明SiCMOSFET瞬态电压尖峰产生原理。其次，在有源箝位电路与注入栅极电流抑制电压尖峰前提下，基于控制辅助三极管
开通与关断，注入栅极电流思想，提出一种在栅源极增加三极管串联电容的改进驱动电路方法，并分析了其工作原理，给出了
设计参数。最后，搭建了双脉冲测试平台，对抑制瞬态电压尖峰的改进驱动电路实用性及有效性进行了验证。
关键词：碳化硅金属氧化物半导体场效应管；电压尖峰；驱动电路
中图分类号院TM46文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2021冤14-0021-04

Abstract:Comparedwithsilicondevices,siliconcarbidemetal-oxide-semiconductorfield-effect-transistors(SiCMOSFETs)
havehigherswitchingfrequencyandswitchingspeed,whichmakesthevoltagespikeproblemofSiCMOSFETsaffectedby
parasiticparametersmoreseriousundertraditionaldriving.However,theexistingmethodsforsuppressingtransientvoltage
spikeshavelimitedeffects,whichtendtoincreaseswitchingdelayandswitchingloss,andthedegreeofcontrolis
complicated.Therefore,thispapercombinestheactiveclampcircuitandthemethodofinjectingthegatecurrenttosuppress
thevoltagespike,andproposesanimproveddrivingcircuit.First,thispaperclarifiestheprincipleoftransientvoltagespike
generationofSiCMOSFET.Second,underthepremiseofactiveclampcircuitandinjectiongatecurrenttosuppressvoltage
spikes,basedontheideaofcontrollingtheturn-onandturn-offoftheauxiliarytransistorandinjectingthegatecurrent,a
kindofin-gatecurrentisproposed.Theimproveddrivingcircuitmethodofaddingtransistorseriescapacitancetothesource,
andanalyzingitsworkingprinciple,andgivingthedesignparameters.Finally,adouble-pulsetestplatformwasbuilttoverify
thepracticabilityandeffectivenessoftheimproveddrivecircuitthatsuppressestransientvoltagespikes.
Keywords:SiCMOSFET;voltagespike;drivecircuit

近些年，随着电力电子技术的发展，航空、电动汽源箝位电路的改进驱动方法，改进后的驱动电路具有抑
车、新能源发电及石油钻井等领域对电力电子变换器提制尖峰效果好、开关损耗较小、控制方法简单特点。本文
出更高的要求，即实现高压、高频、高功率密度[1]。因此以首先分析瞬态电压尖峰产生原理，其次分析了改进驱动
SiCMOSFET为代表的宽禁带半导体器件因其高开关速电路工作原理，最后在双脉冲测试平台验证了该改进驱
度、高开关频率及高热导率等