提升桥式电路中SiC MOSFET关断性能和栅极电压稳定性的有源驱动电路研究

作者：李虹; 邱志东; 杜海涛; 邵天骢; 王作兴

来源：中国电机工程学报, 2022, 42(21): 7922-7934.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.212184

• 碳化硅金属氧化物半导体场效应管
• 电压尖峰和振荡
• 串扰
• 有源驱动
• 电磁干扰

碳化硅金属氧化物半导体场效应管(siliconcarbide metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor, SiC MOSFET)以其低开关损耗、高工作频率、高开关速度等优点越来越广泛地应用于各类电力电子变换器。然而，电路中寄生电感的存在、过高的开关频率和速度，会使得SiC MOSFET在关断瞬态产生漏极电压尖峰和振荡，严重情况下可造成雪崩击穿；并且加剧栅极电压的串扰(crosstalk)现象。上述问题不仅对半导体器件的安全运行构成威胁，而且会恶化电力电子变换器的高频电磁干扰问题。为此，文中首先分析SiC MOSFET关断过程瞬态电压尖峰和振荡以及串扰的形成机理，并在此基础上提出一种基于dv/dt检测的提升SiC MOSFET关断性能和栅极电压稳定性的有源驱动电路。该驱动电路通过检测关断过程中漏极电压上升的斜率，在漏极电流下降阶段抬升栅极电压，从而抑制漏极电压尖峰和振荡；在串扰发生阶段构造低阻抗回路来有效抑制栅极的串扰尖峰。实验结果表明，所提有源驱动电路不仅能够有效抑制SiC MOSFET关断过程漏极电压的尖峰和高频振荡，而且能够有效抑制栅极串扰的正负向电压尖峰。因此，所提出的有源驱动电路可以有效抑制电力电子变换器的高频电磁干扰，提升其电磁兼容性能。

• 单位
  北京交通大学