SiC MOS和 IGBT 電源開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)2024

一、IGBT和SiC電源開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)IGBT和SiC電源開(kāi)關(guān)有哪些市場(chǎng)和應(yīng)用？率越來(lái)越高并且尺寸越來(lái)越小。此類(lèi)器件包括IGBT和SiCMOSFET，它們具有高電壓額定值、低導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)損耗，因此非常適合大功率應(yīng)用。具體而言，總線(xiàn)電壓大于400V的應(yīng)用要求650V，以留有足夠的裕度，從而確保安全運(yùn)行。包括工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)汽車(chē)/混合動(dòng)力汽車(chē)(EV/IGBT的應(yīng)用具有相似的功率水平，但隨著頻率的增加而產(chǎn)生差異，如圖1所示。SiCMOSFET圖1：基于功率和頻率水平的功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用SiCMOSFET與硅(Si)MOSFET和IGBT相比有何系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)？），SiC的材料特性可直接轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)級(jí)優(yōu)勢(shì)，包括更表1：功率器件材料特性SiMOSFET、SiIGBT和SiCMOSFET電源開(kāi)關(guān)之間有何差異？的雙極特性，它們以低飽和電壓承載很大的電流，從而實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通損耗。MOSFET也具有低導(dǎo)通損耗，但MOSFET用于重視高效率的高頻應(yīng)用。就器件類(lèi)型而言，SiCMOSFET與SiMOSFET相似。不過(guò)材料，其特性允許這些器件在與IGBT相同的高功率水平下運(yùn)行，同時(shí)仍然能夠以高頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)。這些轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，包括更高的功率密度、更高的效率和更低的熱耗散。表2列出了這些器件之間的一些主表2：功率器件額定值和應(yīng)用隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器特性隔離相比，TI的電容技術(shù)顯示了處理更高高電壓應(yīng)用為何需要隔離？許多系統(tǒng)包含低電壓和高電壓電路。這些電路相互連接，將所有控制和電源功能結(jié)合在一牽引逆變器的方框圖。這包括初級(jí)側(cè)的低電壓通信、控制和主電源電路。次級(jí)側(cè)具有高電壓電路擊防護(hù)。安全準(zhǔn)則要求使用增強(qiáng)型隔離，這是基本隔離級(jí)別的兩倍，如何確定電源開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度？=Cgd+Cgs，如圖6所示。柵極電荷表示為一段時(shí)間內(nèi)柵極電流的積分，并重新調(diào)整以求解所在該區(qū)域內(nèi)提供最大的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。柵極驅(qū)動(dòng)器所需其中fsw是開(kāi)關(guān)頻率，VDRV是驅(qū)動(dòng)電壓。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)而言，分離輸出為何比單個(gè)輸出更好？要計(jì)算驅(qū)動(dòng)器可用的驅(qū)動(dòng)電流，應(yīng)使用施加的柵極高驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度為何對(duì)IGBT和SiCMOSFET有益？IGBT和SiCMOSFET在開(kāi)關(guān)瞬變期間會(huì)因電壓和電流重疊而產(chǎn)生至超過(guò)Vth到最大驅(qū)動(dòng)電壓VDRV期間（時(shí)間為ton）為器件在快速且高效地開(kāi)關(guān)時(shí)，IGBT和SiCMOSFET耗保持最小死區(qū)時(shí)間為何對(duì)于電源系統(tǒng)運(yùn)行而言至關(guān)重要？都沒(méi)有進(jìn)行開(kāi)關(guān)以避免任何潛在重疊的時(shí)間段，如圖12所示。有幾個(gè)因素可以影14所示。此外，上升和下降時(shí)間也可能影響這些信號(hào)的重疊。這些參數(shù)中最大的是最小定的誤差幅度。在電源系統(tǒng)中，保持最小死區(qū)時(shí)間以提高轉(zhuǎn)換器效率至關(guān)重要。在死區(qū)時(shí)響低傳播延遲為何對(duì)于高頻電源系統(tǒng)而言至關(guān)重要？由于SiCMOSFET等WBG器件，耗和安全性。傳播延遲定義為從輸入的50遲嚴(yán)格的器件至器件傳播延遲匹配為何至關(guān)重要？17所示），可將其放置在更靠近功率器件的位置。如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有高UVLO為何對(duì)于IGBT和SiCMOSFET電源開(kāi)關(guān)的安全運(yùn)行而言很重要？UVLO監(jiān)視柵極驅(qū)動(dòng)器的電源引腳，以確保電壓保持在特定的閾值以上，從而確保正常工作。在次級(jí)側(cè)，UV流減小，因此當(dāng)VGS較小時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗將增加，導(dǎo)通損耗對(duì)于系統(tǒng)性能而言至關(guān)重要，并且高度依賴(lài)于VGS。如圖19所示，當(dāng)柵極電架構(gòu)。SiCMOSFET和IGBT通常使用負(fù)電壓什么是輸入抗尖峰濾波器，它們?yōu)楹卧诖蠊β蕬?yīng)用中很重要？如果兩個(gè)器件在半橋中互補(bǔ)開(kāi)關(guān)，則在其意外地同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，到干擾。干擾抑制通常約為20-30ns，相應(yīng)開(kāi)關(guān)頻率為50MHz，該頻率不接近于IGBT或SiCMO柵極驅(qū)動(dòng)器中集成抗尖峰脈沖濾波器可改善高噪聲環(huán)境中的驅(qū)動(dòng)器性能，并保護(hù)器件什么是互鎖保護(hù)及其如何在驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)？IGBT或SiCMOSFET對(duì)它們?cè)谄渲羞\(yùn)行的系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要，生擊穿并導(dǎo)致大電流尖峰和潛在的故障。如果死區(qū)時(shí)間計(jì)算不正確（過(guò)短、驅(qū)動(dòng)器之間的傳播延橋器為何在電源轉(zhuǎn)換器中感應(yīng)溫度？時(shí)降低功率，然后在溫度超過(guò)最大閾值時(shí)完全關(guān)閉轉(zhuǎn)換器。為此，使用溫度傳感器來(lái)監(jiān)量并隨著時(shí)間的推移而退化。當(dāng)降低散熱器設(shè)計(jì)的成本時(shí)，高度精確的測(cè)量還提供了裕度空什么是CMTI，如何進(jìn)行測(cè)量？點(diǎn)為基準(zhǔn)時(shí)，如圖28所示。因此，驅(qū)動(dòng)器需要能夠承受高于額定水平的CMTI，以防止低壓圖隔離式感應(yīng)為何很重要，它需要達(dá)到多高的精度？常運(yùn)行。如圖29所示，可以測(cè)量系統(tǒng)中的各種信號(hào)，包括相電流、電壓和溫度。出于測(cè)量相電流，其中參考節(jié)點(diǎn)位于逆變器的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上。如果未隔離此信號(hào)，則控制側(cè)將看到V），IGBT和SiC保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)什么是dv/dt引起的導(dǎo)通？IGBT和SiCMOSFET通常用于大功率逆變器、轉(zhuǎn)換器和電Vds或dv/dt的快速增加導(dǎo)致電流流過(guò)），內(nèi)部米勒鉗位與外部米勒鉗位之間有何差異？如果該電流足夠大，則米勒鉗位不會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)器性能產(chǎn)生太大的影響。外部米勒鉗位由驅(qū)動(dòng)什么是短路電流？到限制，可能達(dá)到破壞性的水平。短路可能由各種原因?qū)е拢ń泳€(xiàn)不良、過(guò)載情片中產(chǎn)生大量的熱耗散。在圖37中，VDC檢測(cè)短路的方法有哪些？可以通過(guò)多種方法來(lái)檢測(cè)短路。方法的選擇取決于功率器件的類(lèi)型、系統(tǒng)電壓和電流額快速短路反饋為何至關(guān)重要？），間tp之間的關(guān)系（采用變化的占空比D）。熱阻至關(guān)重要，因?yàn)樗x了裸片的熱容量。阻在正常運(yùn)行期間，VDESAT>Vce。當(dāng)VDE圖如圖42所示，首先是電流上升，然后電壓下降。DESAT在導(dǎo)通狀態(tài)期間檢測(cè)電壓Vce或V如何為IGBT設(shè)計(jì)去飽和電路？準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓在具有集成DESAT保護(hù)功能的柵極驅(qū)動(dòng)器中設(shè)置。實(shí)際檢測(cè)電壓可以根據(jù)消隱電阻器R檢測(cè)IGBT的去飽和為何比檢測(cè)SiC的去飽和更有意義？DESAT是最常見(jiàn)的過(guò)電流保護(hù)電路，去飽和電壓沒(méi)有明確定義的范圍。因此，為IGBT更短的SCWT并且開(kāi)關(guān)速度更快，因此時(shí)序至關(guān)重