【经验】浅谈硅IGBT与碳化硅MOSFET驱动的区别

时间： 2019-12-17 来源：基本半导体

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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，具体如下：

一、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。

二、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大于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。

三、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。

接下来介绍基本半导体碳化硅MOSFET及驱动产品

碳化硅MOSFET

基本半导体自主研发的碳化硅 MOSFET 具有导通电阻低，开关损耗小的特点，可降低器件损耗，提升系统效率，更适合应用于高频电路。在新能源汽车电机控制器、车载电源、太阳能逆变器、充电桩、UPS、PFC 电源等领域有广泛应用。

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碳化硅驱动

1、半桥两并联功率单元

该产品是青铜剑科技为基本半导体碳化硅MOSFET 量身打造的解决方案，搭配基本半导体TO-247-3 封装碳化硅 MOSFET。

2、通用型驱动核

1CD0214T17-XXYY 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅MOSFET 的单通道驱动核，可以驱动目前市面上大部分 1700V 以内的单管碳化硅 MOSFET，该驱动核设计紧凑，通用性强。

3、电源模块

Q15P2XXYYD 是青铜剑科技自主研发的单通道系列电源模块，支持多种栅极输出电压，可灵活应用于碳化硅MOSFET驱动。该电源模块尺寸为19.5 X 9.8 X 12.5 mm，设计紧凑，通用性强。

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全部评论（1）

lgg Lv7. 资深专家 2019-12-23

学习了

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型号- B2D05120E1,B2M1000170Z,B2M1000170R,BTD5350SBPR,BTL27523R,B2M080120Z,BMS600R12HLWC4_B01,B3D40120HC,B2D40065H1,BGH75N65HS1,BD2M040A120S1,B2M080120R,BGH75N65ZF1,B2D,B2D60120H1,BMS800R12HWC4_B02,BMS950R08HLWC4_B02,BTL27523B,B2M080120H,B2D16120HC1,B3D03120E,BGH40N120HS1,B2DM060065N1,BTD5350E,BTD5350SBWR,BTD5350EBPR,B3D系列,BTD21520M,BTL27524R,B2D30120H1,BTD21520E,BTD5350MBPR,BD2D20A120S1,BD2D40A120S1,B3D,BTL27524BR,BTL27524B,B2D02120K1,BTD21520S,BMF800R12FC4,BTL2752X,AB2M040120Z,BD2D10A065S1,B2M040120H,BTD25350MMCWR,BTD21520系列,BTD3011R,BTD21520MBWR,B2D10120E1,AB2M040120R,BTD5350SCPR,BMF240R12E2G3,BMF600R12FC4,BMS700R08HWC4_B01,BTD21520EBWR,B2D08065K1,B2M032120Y,BTD25350MECWR,BTD5350EBWR,B2D30120HC1,B2D40120HC1,BD2D04A065S1,B2D10065F1,B2M040120Z,B2M009120Y,BD2M065A120S1,BD2D02A120S1,BMF700R08FC4,B2D系列,B1D06065KS,B2D40120H1,B2M040120R,BMS950R08HWC4_B02,BGH50N65HS1,BGH50N65ZF1,B2D10065KF1,B2D04065E1,BTD5350,BTD5350SCWR,B3D40200H,BTD5350ECPR,BTD5350M,BTD5350MBWR,BTD21520MBPR,BTD5350S,B2D08065KS,BD2D30A120S1,BTD5350MCPR,B2D20065F1,BD2D08A120S1,B2M1000170H,BTL27523BR,BMS800R12HLWC4_B02,BD2D15A065S1,BD2D20A065S1,B2D20120H1,B2M160120Z,BTD25350MMBWR,B2D10120K1,BTD21520MAWR,B2D20065HC1,B2D30065HC1,BTD25350,B2M160120R,BTD21520EAWR,B2D40065HC1,BMS700R08HLWC4_B01,BTD5350ECWR,BTD25350MEBWR,B2D04065KF1,BGH75N65HF1,B2D10065KS,BTD21520EBPR,BMZ200R12TC4,BTD21520SBWR,B2D04065K1,B3D20120H,BMS600R12HWC4_B01,B2M160120H,BGH75N120HF1,B2M030120R,BD2D08A065S1,BTD25350系列,B2M011120HK,BTD21520SBPR,BTD3011R系列,BTD21520MAPR,B2M030120Z,B2M009120N,BTD5350MCWR,B2D06065K1,BTD5350系列,BMZ250R08TC4,B2M012120N,B3D50120H2,BTD25350MSCWR,BTL2752X系列,B2D20065H1,B2D10065E1,B2M030120H,BD2D30A065S1,B2D06065KF1,B2D05120K1,B2D02120E1,B2D06065E1,BMF950R08FC4,BD2D05A120S1,BGH50N65HF1,B2D20120F1,BD2D15A120S1,B2D20120HC1,B2D10120HC1,BTD21520EAPR,BTD25350ME,BTD21520SAWR,BTD21520,B2D20065K1,B2M018120Z,BTD25350MM,BTD25350MS,B2D16065HC1,AB2M080120R,B2D10120H1,B2M018120N,BD2D06A065S1,B2D30065H1,B2M065120Z,BTD21520SAPR,AB2M080120H,B2M065120R,B2M018120H,B2M065120H,BD2D10A120S1,BTL27523,B2D10065K1,AB2M080120Z,BTD25350MSBWR,B2M020120Y,BTL27524,B3D05120E,B2DM100120N1,BD2D40A065S1

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