【经验】一文告诉你寄生电感电容对SiC MOSFET模块的电压尖峰和EMI影响

时间： 2018-10-23 来源：WOLFSPEED

SiC MOSFET模块的使用可以显著提升产品的电气性能，并有效地降低体积，增加产品的功率密度，降低产品成本。但是由于SiC MOSFET模块具备更高的开关频率，对设计使用者来说，随着开关频率的提高，高频寄生电感电容的影响也越来越凸显。为了介绍寄生电感的影响，本文以1200V、100A的SiC MOSFET模块CAS100H12AM1为例进行阐述。

所有的物理回路都具有杂散电感，电感两端的感应电压为V=L*di/dt，半导体开关均具有寄生电容，如MOSFET输出电容，这些寄生电感电容形成谐振回路，引起开关动作时的电压尖峰，当尖峰值超过MOSFET耐压值时，将造成器件的损坏。

如图1所示，当M1和M2关闭时，感性负载的续流电流流过D1使其正向偏置。当M2开通时，M2和D1形成短路，电流从电源流出，通过D1的正向电流为Ifreewheel - Ilink。一直到Ifreewheel = Ilink时，D1变为反向偏置，成为电路的容性负载。该容性负载包括D1的反向电容和MOSFET M1的输出电容（Coss）。

此时，一部分流过负载（Iload），剩余部分（Ilink-Iload）用于给Coss充电。 Coss和电路杂散电感形成谐振电路。假设负载是感性的，且负载电感远大于杂散电感。因此负载不会对Coss形成的谐振电路提供太多的钳位或阻尼作用。

谐振电路的电阻（R）部分由M2开关的导通电阻以及电路中其他电阻组成。设计目标是尽可能地减小电阻，以实现高效率。这使得电路欠阻尼，并且在Coss上会产生一定的尖峰。这款RLC系列电路是经典的二阶系统。

通过控制导通MOSFET的电压下降时间，可以有效地实现对电压尖峰的控制，可以通过选择适当的关断栅极电阻来实现，以确保下降时间大于谐振频率的周期。通过优化电源电路，提高谐振频率来提升开关速度。谐振电路的电容部分是固定的，但通过仔细的布局可以最大限度地降低寄生电感。

SIC MOSFET模块开关频率高，还需要特别注意EMI的影响。通过降低开关速度以满足EMI要求，会失去使用SiC MOSFET的优势。其中一个主要问题是流过模块底板的位移电流。建议采取措施通过提供位移电流路径来减少杂散电流。

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全部评论（4）

wmaxy86 Lv5. 技术专家 2019-12-26

非常好的资料，赞一个！
闲云 Lv7. 资深专家 2018-10-23

学习一下
Jimi Lv7. 资深专家 2018-10-23

好
注册不上2012 Lv4. 资深工程师 2018-10-23

学习一下

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