柵極驅動器是保證SiC MOSFET安全運行的關鍵，設計柵極驅動電路的關鍵點包括柵極電阻、柵極電壓和布線方式等，本章節帶你了解SiC MOSFET驅動電路設計、驅動電阻選擇、死區時間等注意事項。

1驅動電路設計注意事項

下面以采用光耦隔離的基本柵極驅動電路（圖1）為例來說明。

圖1：采用光耦的基本柵極驅動電路

使用光耦來隔離輸入信號時，光耦必須具備高速和抗干擾能力（高CMRR）。

確保驅動電源功率以施加正負偏壓，使柵極驅動電流能夠充分開通關斷SiC MOSFET。柵極驅動電流不足可能造成柵極電壓震蕩、SiC MOSFET功耗增大等問題。

盡量減少柵極驅動走線長度。為避免主回路等引起的噪聲，可以將柵極走線和源極走線扭為雙絞線。同時避免將柵極走線與其它相的柵極走線捆綁在一起。

當負載短路時，由于米勒電容的影響，柵源極電壓VGS會抬升，并進一步增大漏極電流，SiC MOSFET可能因為過大電流而導致擊穿。因此，建議抑制柵源極的浪涌電壓。下圖2給出了一個示例。

圖2：柵源極電壓鉗位示例

如果在控制電壓穩定之前對主電路施加電壓，功率模塊可能會被損壞。

如果在控制電壓穩定之前對主電路施加電壓，建議在柵極與源極之間插入一個電阻。（電阻值示例：幾千歐姆到幾十千歐姆）。

2驅動電阻選擇注意事項

柵極電阻（RG）是影響開關特性和噪聲的重要參數。RG的推薦最大值和最小值由規格書給出。應仔細確認并選擇最佳的RG值，以確保在用戶實際系統中不會發生任何違反最大額定值（如Tjmax、VCES等）的情況。由于浪涌電壓會根據電氣設備的布線電感和緩沖電路等因素而變化，因此最佳柵極電阻值會因用戶而異。為了最大限度地發揮器件性能，可以分別設置開通和關斷的柵極電阻。

柵極電阻的主要影響如表1所示：

表1：柵極電阻影響

3死區時間

在變流器設計中，需要合理設置上橋臂和下橋臂死區時間，以防止上橋臂和下橋臂短路。

圖3：死區時間

死區時間取決于上下橋臂開啟和關斷的切換時間。因此，所需的死區時間將根據柵極電阻值而變化。如果死區時間過短，可能導致上下橋臂短路。如果死區時間過長，會導致輸出波形失真、效率降低等。死區時間tdead一般按照如下公式（1）選定。

toff(max)為最大關斷時間，如公式（2）所示，其包含關斷延遲時間td(off)和電流下降時間tf，關斷時間與SiC MOSFET漏極電流大小、工作溫度、柵極電阻、驅動電壓等因素相關，可根據實際應用條件查詢器件的數據手冊獲得最大關斷時間toff(max)。

td(on)(min)為最小開通延遲時間，同樣與SiC MOSFET漏極電流大小、工作溫度、柵極電阻、驅動電壓等因素相關，器件的數據手冊一般不標注此參數，實際應用中可忽略不計。

tmargin為安全裕量時間，一般根據系統的可靠性要求來確定，比如100ns~500ns，甚至更高。

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<關于三菱電機>

三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。截止2024年3月31日的財年，集團營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有69年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。