SiC MOSFET驱动电路及开关过程振荡问题研究

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作为第三代功率半导体器件,SiC MOSFET具有耐高温、耐高压、开关速度快、开关损耗小等优势,关于SiC MOSFET的研究和应用越来越多,用SiC MOSFET代替Si IGBT能够减小开关损耗同时增大开关频率,进而提高电力电子设备整个系统的功率密度。而驱动电路对于开关器件的应用非常关键,由于SiC MOSFET的特性与常用硅基器件有差异,因此有必要对SiC MOSFET的驱动电路进行研究,包括其中非常重要的短路保护功能。另外在快速开关过程中易出现振荡问题,这对SiC MOSFET的安全应用非常重要,需要进行研究和分析。本文针对SiC MOSFET的特性采用分立器件设计了驱动电路,具有隔离功能、功率放大功能、短路保护功能、欠压保护功能、加入死区时间功能及上下桥臂互锁功能,驱动电路包含两路输出,可用来驱动上下桥臂。通过弱电实验和双脉冲实验测试了驱动电路的各个功能和驱动性能。去饱和检测的短路保护是IGBT短路保护中最常用且简单可靠的方法,用于SiC MOSFET短路保护时即检测漏源电压VDS,与IGBT不同的是SiC MOSFET几乎不会表现出退饱和现象,并且短路承受能力弱。因此本文对去饱和检测的短路保护电路进行了详细分析,列出了保护值和盲区时间计算方法,通过分析和实验验证,参数设置方法影响检测电路的延迟时间,用于SiC MOSFET短路保护时应经过合理的参数设置尽量减小延迟时间。在SiC MOSFET的开关过程中出现了三种振荡现象,影响了器件的测试和应用,本文对出现的振荡问题进行了分析,包括开通和关断过程中均出现的电流高频振荡、开通时的较低频振荡以及关断过程中出现的高频振荡。通过实验和分析,解释了振荡的产生原因和影响因素,对振荡问题的改善具有一定参考意义。
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