碳化硅MOSFET驱动的干扰及延迟

硅IGBT与碳化硅MOSFET驱动两者电气参数特性差别较大，碳化硅MOSFET对于驱动的要求也不同于传统硅器件，主要体现在GS开通电压、GS关断电压、短路保护、信号延迟和抗干扰**几个方面。

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开通关断

对于全控型开关器件来说，配置合适的开通关断电压对于器件的安全可靠具有重要意义：

1）硅IGBT： 各厂家硅IGBT对开通关断电压要求一致：

• 要求开通电压典型值15V；
• 要求关断电压值范围-5V~-15V，客户根据需求选择合适值，常用值有-8V、-10V、-15V；
• 优先稳定正电压，保证开通稳定。

2）碳化硅MOSFET： 不同厂家碳化硅MOSFET对开关电压要求不尽相同：

• 要求开通电压较高22V~15V；
• 要求关断电压较高-5V~-3V；
• 优先稳负压，保证关断电压稳定；
• 增加负压钳位电路，保证关断时候负压不超标。

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短路保护

开关器件在运行过程中存在短路风险，配置合适的短路保护电路，可以有效减少开关器件在使用过程中因短路而造成的损坏。与硅IGBT相比，碳化硅MOSFET短路耐受时间更短。

1）硅IGBT：

硅IGBT的承受退保和短路的时间一般小于10μs，在设计硅IGBT的短路保护电路时，建议将短路保护的检测延时和相应时间设置在5-8μs较为合适。

** 2）碳化硅MOSFET**

一般碳化硅MOSFET模块短路承受能力小于5μs，要求短路保护在3μs以内起作用。采用二极管或电阻串检测短路，短路保护最短时间限制在1.5μs左右。

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碳化硅MOSFET驱动的干扰及延迟

1）高dv/dt及di/dt对系统影响

在高压大电流条件下进行开关动作时，器件开关会产生高dv/dt及di/dt，对驱动器电路产生影响，提高驱动电路的抗干扰能力对系统可靠运行至关重要，可通过以下方式实现：

• 输入电源加入共模扼流圈及滤波电感，减小驱动器EMI对低压电源的干扰；
• 次边电源整流部分加入低通滤波器，降低驱动器对高压侧的干扰；
• 采用共模抗扰能力达到100kV/μs的隔离芯片进行信号传输；
• 采用优化的隔离变压器设计，原边与次边采用屏蔽层，减小相互间串扰；
• 米勒钳位，防止同桥臂管子开关影响。

2）低传输延迟

通常情况下，硅IGBT的应用开关频率小于40kHZ，碳化硅MOSFET推荐应用开关频率大于100kHz，应用频率的提高使得碳化硅MOSFET要求驱动器提供更低的信号延迟时间。碳化硅MOSFET驱动信号传输延迟需小于200ns，传输延迟抖动小于20ns，可通过以下方式实现：

• 采用数字隔离驱动芯片，可以达到信号传输延迟50ns，并且具有比较高的一致性，传输抖动小于5ns；
• 选用低传输延时，上升下降时间短的推挽芯片。

  总之，相比于硅IGBT，碳化硅MOSFET在提升系统效率、功率密度和工作温度的同时，对于驱动器也提出了更高要求，为了让碳化硅MOSFET更好的在系统中应用，需要给碳化硅MOSFET匹配合适的驱动。