【经验】桥式电路SiC MSOFET驱动电压尖峰产生原理和对策

时间： 2020-01-30 来源：世强

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SiC MSOFET,SCT2080KE,SCT2160KE,SCT3030AL

ROHM的SCT2080KE和SCT2160KE系列的SiC MOSFET，主要参数见下表，常用于桥式电路设计。

桥式电路设计时，在SiC MOSFET开关设计上，不仅会发生栅极电压正电压尖峰，也会发生负电压尖峰，这些尖峰会引起SiC MOSFET应用时误导通和超规损坏等问题。

通过图1的SCT2080KE搭建的桥式回路的测试，回流侧均有正负电压尖峰现象。

图1

开关侧开通和关断时，回流侧的正负电压尖峰的产生和对策

1、开关侧开通时，回流侧正负电压产生原理和对策

（1）开关侧开通时，回流侧负电压的产生原理和对策

产生原理：图2所示

图2

在回流侧的SiC MOSFET，会有回流电流流动，此时体二极管状态为ON，D-S间有-VF的电压。开关侧开通，流向开关侧的电流急剧增加。回流侧的源极L成分在电流急剧减小的同时会产生自感应电动势（自感应电动势电压V=Ldi/dt）。由于该自感应电动势的出现，L_trace的影响将会变大。L_source和L_trace的电位为正，因此栅极会有负电压尖峰出现（图3）。

图3

对策：

在GS之间，SiC MOSFET靠近门极的位置增加一个SBD，将负电压尖峰钳住。还可以通过切短封装引脚或者减小源极布线面积方式来减小L_trace的影响。

（2）开关侧开通时，回流侧正电压的产生原理和对策

产生原理：图4所示

图4

开关侧开通时，回流侧的SiC MOSFET的体二极管开始进入关断的时间段。回流侧的SiC MOSFET的VDS电压上升。此时，节间电容Cds的电流从漏极到源极方向流动。同时，Cgd的充电电流流经栅极回路，方向是Cgd→Rg_int→Rg_ext，Rg_ext产生正向压降，造成正方向电位变动，产生正电压尖峰（图5）。

图5

对策：

在GS间添加节间电容Cgs_ext减小栅极阻抗。Cgs_ext选择共振点在数十MHz附件的MLCC最合适。另外也可以通过减小Rg_ext进行优化。

2、开关侧关断时，回流侧正负电压产生原理和对策

（1）开关侧关断时，回流侧负电压的产生原理和对策

产生原理：图6所示

图6

开关侧关断，回流侧SiC MOSFET的体二极管开始开通，回流侧的SiC MOSFET的Vds电压在下降。此时，Cgd的放电电流流经栅极，放电电流由Cgd→Rg_ext→Rg_int流动，Rg_ext的端子间产生电压降，造成负方向电位变动，产生负电压尖峰（图7）。

图7

对策：

在GS之间增加SBD，对负电压尖峰进行钳位。

（2）开关侧关断时，回流侧正电压的产生原理和对策

产生原理：图8所示

图8

开关侧关断，回流侧的Sic MOSFE会有回流电流流动，此时体二极管状态为ON，DS之间有-Vf电压。在开关侧关断时，流向开关侧的电流急剧减小，回流侧的源极的L成分在电流急剧增加的同时会产生防碍电流增加的自感应电动势（V=Ldi/dt）。由于自感应电动势的产生，L_trace受到很大的影响。L_source和L_trace的电位为负，此时栅极会出现正电压尖峰（图9）。

图9

对策：

在GS间添加节间电容Cgs_ext减小栅极阻抗。Cgs_ext选择共振点在数十MHz附件的MLCC最合适。还可以通过切短封装引脚或者减小源极布线面积等方式来减小L_trace的影响。

以SCT3030AL为例：

基于Vgss负压的规格才-4V，桥式电路在负压处理和不做处理的效果差异是非常明显的。

①不做处理：负压高至-11.09V

②增加齐纳二极管做钳位处理：负电压为-4.584V

③增加SBD抑制电压尖峰：负电压为﹣0.797V

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用户26509502 Lv3. 高级工程师 2020-02-03

666
破帽遮颜 Lv4. 资深工程师 2020-02-03

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型号- SCT3160KL,SCT4062KR,SCT3030KLHR,SCT4013DE,SCT3080AW7,SCT2450KE,SCT3160KW7,SCT2H12NZ,SCT4062KW7HR,SCT2450KEHR,SCT4013DR,SCT3060ALHR,SCT3040KRHR,SCT3060ARHR,SCT3040KLHR,SCT4036KEHR,SCT4045DRHR,SCT3022KLHR,SCT2160KE,SCT3080KW7,SCT3017ALHR,SCT3022AL,SCT3080ALHR,SCT3060AR,SCT3105KLHR,SCT4036KR,SCT3060AL,SCT4026DEHR,SCT4062KRHR,SCT3040KR,SCT2080KE,SCT3080KR,SCT3105KRHR,SCT3120AL,SCT4013DW7,SCT3030KL,SCT4062KWAHR,SCT4062KE,SCT3080ARHR,SCT4036KW7,SCT2280KEHR,SCT3120ALHR,SCT2280KE,SCT4062KWA,SCT3030AR,SCT3030AL,SCT3030AW7,SCT4036KRHR,SCT4045DEHR,SCT3120AW7,SCT3040KL,SCT3105KW7,SCT2080KEHR,SCT4018KW7,SCT4045DWA,SCT3080KL,SCT3030ALHR,SCT4062KW7,SCT3040KW7,SCT3022ALHR,SCT3030ARHR,SCT4045DW7,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT4018KE,SCT4045DE,SCT4026DW7,SCT4062KEHR,SCT3080AR,SCT4026DW7HR,SCT4026DE,SCT4026DWA,SCT3160KLHR,SCT3080AL,SCT4045DW7HR,SCT4045DR,SCT2160KEHR,SCT3022KL,SCT4018KR,SCT4026DR,SCT4045DWAHR,SCT3105KL,SCT3160KW7HR,SCT3105KR,SCT3080KLHR,SCT3060AW7,SCT4026DRHR,SCT3080KRHR,SCT4026DWAHR

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型号- SCT3160KL,SCT4062KR,SCT3030KLHR,SCT4013DE,SCT3080AW7,SCT2450KE,SCT3160KW7,SCT2H12NZ,SCT4062KW7HR,SCT2450KEHR,SCT4013DR,SCT3060ALHR,SCT3040KLHR,SCT4036KEHR,SCT4045DRHR,SCT3022KLHR,SCT2160KE,SCT3080KW7,SCT3017ALHR,SCT3022AL,SCT3080ALHR,SCT3060AR,SCT3105KLHR,SCT4036KR,SCT3060AL,SCT4026DEHR,SCT4062KRHR,SCT3040KR,SCT2080KE,SCT3080KR,SCT3120AL,SCT4013DW7,SCT3030KL,SCT4062KE,SCT4036KW7,SCT2280KEHR,SCT2280KE,SCT3030AR,SCT3030AL,SCT3030AW7,SCT4036KRHR,SCT4045DEHR,SCT3120AW7,SCT3040KL,SCT3105KW7,SCT2080KEHR,SCT4018KW7,SCT3080KL,SCT3030ALHR,SCT4062KW7,SCT3040KW7,SCT3022ALHR,SCT4045DW7,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT4018KE,SCT4045DE,SCT4026DW7,SCT4062KEHR,SCT3080AR,SCT4026DW7HR,SCT4026DE,SCT4036KW7HR,SCT3080AL,SCT4045DW7HR,SCT4045DR,SCT2160KEHR,SCT3022KL,SCT4018KR,SCT4026DR,SCT3105KL,SCT3105KR,SCT3080KLHR,SCT3060AW7,SCT4026DRHR

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型号- RBR30T,SCT3160KL,RBR20T SERIES,RBR20T,SCT2280KE,SCT4013DE,SCT3030AL,RBR10T,SCT2450KE,RBQ30T SERIES,RB218T SERIES,SCT2H12NZ,RB160VAM-40,SCT3040KL,RB238T SERIES,SCT3080KL,RBQ20T SERIES,SCT3017AL,RBR10T SERIES,SCT4036KE,SCT2160KE,SCT4018KE,RBQ20T,SCT2120AF,SCT4045DE,SCT3022AL,RBQ10T,RBQ30T,RB088T SERIES,RB298T100NZ,SCT4026DE,SCT3060AL,RB228T,RB238T,SCT3080AL,RB218T,SCT3022KL,SCT2080KE,RBR30T SERIES,SCT3120AL,RB088T,SCT3030KL,SCT3105KL,SCT2750NY,SCT4062KE,RBQ10T SERIES,RB228T SERIES

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型号- SCT3160KL,SCT2280KE,SCT4013DE,SCT3030AL,RFN10TF6S,RFNL15TJ6S,SCT2450KE,RFNL20TJ6S,SCT2H12NZ,SCT3040KL,SCT3080KL,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT2160KE,SCT4018KE,SCT2120AF,SCT4045DE,SCT3022AL,RFN20TF6S,SCT4026DE,SCT3060AL,RFN20TJ6S,SCT3080AL,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3120AL,SCT3030KL,SCT3105KL,SCT2750NY,SCT4062KE,RFNL10TJ6S

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描述- 本资料提供截至2016年8月1日的罗姆产品信息，包含产品规格和性能介绍。资料强调内容准确性，但不对因错误或打字差错导致的损失负责。资料内容不构成知识产权的准许使用承诺，且对于涉及外国汇兑及外国贸易法的产品或技术，需取得相应许可。

型号- SCT2280KE,SCT212AF,SCT2450KE,SCT2160KEAHR,SCT2450KEAHR,SCT2H12NZ,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3040KL,SCT3030KL,BD7682FJ-LB-EVK-402,SCH2080KE,SCT2H12NYSCT2750NY,SCT2080KEAHR,SCT2280KEAHR,SCT2160KE

08.2016 - ROHM - 商品及供应商介绍代理服务技术支持采购服务

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描述- 本资料提供了ROHM Solution Simulator的桥式PFC电路仿真信息，包括电路参数、组件选择、仿真波形和损耗计算模型。资料涵盖了输入电压、电流、输出电压、开关频率等关键参数，并提供了SiC MOSFET、SiC SBD、门驱动器等组件的选择和特性。此外，还展示了仿真波形和损耗计算结果，以帮助用户评估电路性能。

型号- SCT3160KL,SCS208AG,SCT2280KE,SCT4013DE,SCT3030AL,SCS206AG,SCT2450KE,SCS205KG,SCT2H12NZ,SCS220AG,SCS320AHG,SCT3040KL,SCS220KG,SCT3080KL,SCS315AHG,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT2160KE,SCT4018KE,SCT2120AF,SCT4045DE,SCS308AHG,SCT3022AL,SCS306AHG,SCS304AHG,SCS310AHG,SCS215AG,SCT4026DE,SCS210AG,SCS302AHG,SCT3060AL,SCS212AG,SCT3080AL,SCT2080KE,SCT3022KL,SCT3120AL,SCT3030KL,SCT3105KL,SCS215KG,SCT2750NY,SCT4062KE,SCS210KG,SCS312AHG

2024. Oct - ROHM - 电路原理图 - Rev.005 代理服务技术支持采购服务

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型号- SCT3160KL,SCT2280KE,SCT4013DE,SCT3030AL,R6009JNX,SCT2450KE,R6050JNZ4,SCT2H12NZ,SCT3040KL,R6004JNX,SCT3080KL,R6006JNX,R6025JNX,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT2160KE,SCT4018KE,SCT2120AF,SCT4045DE,SCT3022AL,R6030JNZ4,SCT4026DE,R6018JNX,SCT3060AL,SCT3080AL,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3120AL,SCT3030KL,SCT3105KL,SCT2750NY,SCT4062KE,R6020JNX

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型号- SCT3160KL,SCT2280KE,SCT3030AL,R6009JNX,SCT2450KE,R6050JNZ4,SCT2H12NZ,SCT3040KL,R6004JNX,SCT3080KL,R6006JNX,R6025JNX,SCT3017AL,SCT2160KE,SCT2120AF,SCT3022AL,R6030JNZ4,R6018JNX,SCT3060AL,SCT3080AL,SCT2080KE,SCT3022KL,SCT3120AL,SCT3030KL,SCT3105KL,SCT2750NY,R6020JNX

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型号- SCT3160KL,SCS208AG,SCT2280KE,SCT4013DE,SCT3030AL,SCS206AG,SCT2450KE,SCS205KG,SCT2H12NZ,SCS220AG,SCT3040KL,SCS320AHG,SCS220KG,SCT3080KL,SCS315AHG,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT2160KE,SCT4018KE,SCT2120AF,SCT4045DE,SCT3022AL,SCS308AHG,SCS306AHG,SCS304AHG,SCS310AHG,SCS215AG,SCT4026DE,SCS210AG,SCT3060AL,SCS302AHG,SCS212AG,SCT3080AL,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3120AL,SCT3030KL,SCT3105KL,SCS215KG,SCT2750NY,SCT4062KE,SCS210KG,SCS312AHG

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