碳化硅MOS驱动设计及SiC栅极驱动器示例

碳化硅（SiC）MOSFET 的使用促使了多个应用的高效率电力输送，比如电动车快速充电、电源、可再生能源以及电网基础设施。虽然它们的表现比传统的硅（Si）MOSFET 和 IGBT 更为出色，但驱动方式却不尽相同，必须要在设计过程中进行缜密的思考。 SiC MOS驱动原理图：313922
驱动供电电压包含开通的正压和关断的负压2:共模瞬态抗扰度（CMTI）大于 100 kV/μs
3：最大工作绝缘电压可达 1700 V4：驱动能力可达 10 A5：传输延迟时间和频道不匹配时间小于 10 ns6：主动米勒钳位7：快速短路保护（SCP）（小于 1.8 μs）对于 SiC MOSFET 的一般驱动考虑随着系统功率和频率增加，栅极驱动功率要求也会提高。设计人员应确保驱动器具备足够的驱动能力保证 MOSFET 完全导通。保持栅极驱动器内部 FET RDS(on) 处于低位以及更高的电流输送和更快的开关速度，但是总驱动平均功率要求取决于开关频率、总栅极电荷（以及任何其置于栅极上的电容）、栅极电压摆动以及并联 SiC MOSFET 的数量或 P =（Freq x Qg x Vgs(total) x N）。其中 P 是平均功率，Freq 是开关频率，Qg 是总栅极电荷，Vgs(total) 是总栅极电压摆动，N 是并联数量。鉴于这些要求，需要考虑几个栅极驱动器技术。磁耦合驱动器是一个相对成熟的技术，但是在磁场应用中也会成为一个令人关切的问题。电容耦合驱动器具备来自高电压应力和改进后对外部磁场抗扰度的出色保护，同时以最低的延迟提供非常迅捷的开关。但是，这项技术仍然容易受高电场应用问题的影响。作为更为传统的绝缘方式、光耦合非常有效并可提供出色的瞬变和噪音保护，但是由于曝光增加和 LED 特性，随着时间推进会逐渐减弱。开关时往往存在振荡和过冲，正如图 1 当中所示的那样，所以需要特别关注器件的最大 VGS 额定值。对于开通/关断时的驱动电源电压选择，推荐（18V, - 3 V）以确保安全运行和长期可靠性。驱动电压可以接受 ± 5% 的公差。对于带有相对紧凑反馈控制的或带有线性稳压的辅助电源，± 5% 甚至 ± 2% 的公差是可以实现的。