倾佳电子提供SiC碳化硅MOSFET正负压驱动供电与米勒钳位解决方案

SiC碳化硅MOSFET正负压驱动供电与米勒钳位解决方案

倾佳电子（Changer Tech）-专业汽车连接器及功率半导体(SiC碳化硅MOSFET单管，SiC碳化硅MOSFET模块，碳化硅SiC-MOSFET，SiC功率模块驱动板，驱动IC)分销商，聚焦新能源、交通电动化、数字化转型三大方向，致力于服务中国工业电源，电力电子装备及新能源汽车产业链。

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一、背景与需求

SiC MOSFET因其高耐压、耐高温、低损耗及高频特性，已成为电力电子系统中的核心功率器件。然而，其低阈值电压（VGS(th)​）和高开关速度的特性，易受米勒效应影响导致误开通风险，对驱动设计提出了更高要求。为此，正负压驱动供电与米勒钳位功能成为保障SiC MOSFET可靠运行的关键技术。

二、正负压驱动供电方案

1. 驱动架构设计
BASiC基本半导体提供完整的驱动板解决方案，核心组件包括：

隔离驱动芯片：BTD5350MCWR，支持峰值电流10A，集成米勒钳位功能。

电源控制芯片：BTP1521F，BTP1521P，正激拓扑，输出功率6W，可为副边驱动提供稳定的正负压（+18V/-4V）。

隔离变压器：TR-P15D523-EE13，传输功率4W，支持双通道隔离供电。

2. 正负压生成机制

电压转换：通过全桥逆变拓扑与稳压管分压，生成+18V（开通）和-4V（关断）驱动电压，确保SiC MOSFET在关断时深度负偏置，抑制误开通。

关键参数：

工作频率：477kHz（通过电阻编程调节）。

软启动时间：1.5ms，避免浪涌电流冲击。

三、米勒钳位功能实现与优化

1. 米勒效应挑战
在桥式拓扑中，上管开通时产生的dv/dt通过下管寄生电容Cgd​引发米勒电流（Igd​=Cgd​⋅dv/dt），导致下管门极电压抬升。SiC MOSFET因低阈值电压较低（高温下更低），更易因米勒电流误开通。

2. 米勒钳位设计

驱动芯片集成Clamp脚：BTD5350系列通过Clamp脚直接连接门极，提供低阻抗泄放路径，将米勒电流导向负电源轨。

负压强化关断：在关断期间，Clamp脚通过内部比较器（阈值2V）触发MOSFET导通，将门极快速拉至-4V，抑制电压波动。

3. 实测效果对比

无钳位：下管门极电压抬升至7.3V（常温）或2.8V（负压驱动），远超阈值。

有钳位：门极电压稳定在2V（常温）或0V（负压驱动），完全消除误开通风险。

4. 多管并联设计

均流策略：每个门极独立驱动电阻（如Rg=3.3Ω），确保开关一致性。

二极管隔离：Clamp脚串入肖特基二极管（如D3/D4），避免并联路径干扰。

四、辅助电源与系统集成

1. 反激拓扑设计

输入范围：600V~1000V直流母线，适配工商业PCS高压需求。

核心器件：采用1700V SiC MOSFET（B2M600170R或者B2M600170H）作为原边开关管，耐压与效率兼顾。

控制芯片：BTP284xx系列支持欠压保护与高频工作（500kHz），输出功率50W。

2. 驱动板集成方案

即插即用设计：BSRD-2423-E501驱动板支持1200V SiC MOSFET，集成隔离电源与保护功能。

故障管理：短路退饱和保护与软关断（2μs斜率），避免器件损坏。

六、结论

BASiC基本半导体的SiC MOSFET驱动解决方案，通过正负压供电、米勒钳位功能及优化的并联设计，显著提升了 电力电子系统使用SiC碳化硅MOSFET的可靠性与效率。实测数据表明，其在高温、高负载工况下的损耗与结温控制优于行业竞品，为高频、高功率密度应用提供了理想的技术支撑。随着SiC器件成本的持续降低，该方案在更广泛的新能源领域实现规模化应用。

审核编辑 黄宇