【经验】用作PFC电路开关器件的SiC MOSFET如何确定其适当的栅极驱动电压VGS值？

时间： 2023-02-09 来源：罗姆R课堂

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在本文中，我们将探讨对于用作PFC电路开关器件的SiC MOSFET而言，如何确定其适当的栅极驱动电压V_GS值。

电路示例

电路我们以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC一览表中的仿真电路A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin＝200V Iin＝2.5A为例（参考图1）。

在该示例中，我们通过仿真来确认驱动图1所示的低边开关器件SiC MOSFET SCT2450KE的适当V_GS值。

图 1 PFC仿真电路“A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin＝200V Iin＝2.5A”

导通电阻与栅极驱动电压之间的关系

如图2（a）所示，在导通状态下，传统Si（硅）MOSFET的导通电阻Ron相对于V_GS几乎恒定。相比之下，SiC MOSFET的Ron相对于V_GS变化很大（如图 2（b）所示），因此V_GS值的设置比Si MOSFET更重要。也就是说，如果SiC MOSFET的V_GS值过低，就会导致导通损耗增加，效率变差。反之，如果为追求高效率而将V_GS设置得过高，则结果可能会超出额定值，因此设置适当的V_GS值是非常重要的。

图 2

关于适当的栅极驱动电压的探讨

图3是对改变图1的PFC电路中SiC MOSFET的V_GS值时的效率进行仿真后的结果。

图 3：改变SiC MOSFET的V_GS时的效率仿真结果

当V_GS在14V以下时，效率会随着Ron的上升而急剧下降。温度越低这种现象越明显，而且由于在该范围内器件损坏的可能性增加，因而不能在该范围使用。反之，V_GS越大，效率越好，但不能超过额定值（V_GS=22V）使用。综上所述，根据仿真结果，权衡考虑效率和安全性后，可以认为在V_GS=18V左右使用是比较合适的。实际上，ROHM的SiC MOSFET通常推荐在V_GS=18V左右使用。

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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,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

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,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- 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

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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- PS2501L-1,MCR18ERTJ200,NJM78L05UA,MCR03EZPJ332,MCR03EZPJ334,RK73B1JTTD104J,PC092-01-00,B4B-XH-A,TR10P,DE1E3KX222MA4BN01,RK73B1JTTD472J,GRM188B31H104KA92,RB751S-40,MB3P-90,RK73B2BTTD105J,RK73B2BTTD4R7J,PH-1X10RG2,RK73B1JTTD103J,B5B-PH-K-S,PH-2X09SG,SSM3K318T,GRM1851X1H472JA44,KRB-408,GRM188B11H103KA01,HOT-2608B,ELXZ350ELL101MF15D,TLP700A,SCT3030AL,GRM188R11H104KA93,MCR10ERTJ4R7,TC4069UBF,RK73B1JTTD102J,PC045-00-00,S4B-EH,MOSX1C1R0J,NJM431U,GRM185B31E105MA12,DE1E3KX102MA4BN01,2SCR542P,GRM188R71E104KA01,PH-2X04SG,FHU-2×4SG,MCR10EZPJ105,PH-2X08SG,RK73B1JTTD153J,RK73B1JTTD101J,MCR03EZPJ101,ADR-48-50-0R5YA,MCR03EZPJ102,MCR03EZPJ103,24LC64SN,EG01C,MCR03ERTJ302,CQ-3303,CT-6E-P5KΩ,TR008A,1SS355,NE555D,ECQE6103KF,MCR18ERTJ4R7,ES1A,GRM188B11H102KA01,PC089-01-00-50P,NJM2732M,BFC233920105,MB4P-90,MCR03ERTJ331,B3P-VH,TBD,STR-A6079M,ACPL-C87AT,SCS212AM,MCR18ERTJ1R0,TRANS-LINK,GRM1851X1H222JA44,2SAR542P,MOSX1C334J,MCR03ERTJ202,FHU-2X9SG,VDCT,UDZS5.1B,ECQE6104KF,ELXZ100ELL681MF15D,S3B-EH,RK73B1JTTD271J,2SC3325,PH-1X04SG,MCR03EZPJ152,GRM188R71E105KA12,ELXS451VSN561MA50S,GRM21BR71E105KA99,MCR03ERTJ470,RK73B1JTTD470J,SCT3017AL,RK73B2BTTD563J,RK73B1JTTD000J,TA48M05F,MCR03ERTJ102,MCR03ERTJ103,SBR1U150SA-13,FHU-2X8SG,450MPH105J,UCS2W220MHD

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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

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

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描述- 本资料提供了ROHM Solution Simulator的Boost PFC电路仿真信息，包括输入电压200V、输入电流2.5A的条件下的CCM模式。资料详细介绍了仿真参数、电路元件、可选器件、仿真波形和损耗计算模型等内容。资料强调了在使用ROHM产品时应注意的规格验证、应用范围、安全措施和知识产权保护等事项。