浅谈SiC MOSFET之驱动电阻设计

news2025/1/20 3:51:25

        MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的驱动电阻,通常称为栅极驱动电阻,是连接在MOSFET的栅极和驱动电路之间的电阻。

        外部栅极驱动电阻器在限制栅极驱动路径中的噪声和振 铃方面发挥着至关重要的作用。如果没有尺寸合适的栅极电阻器,寄生电感和电容、高 dv/dt 和 di/dt 以及体二极管反向恢复可能导致不良行为。

        输入电容 CISS (CGD + CGS) 和 源极电感 LS 之间原本非常高的 Q 谐振可通过回路的串联电阻分量 RG (RG = RHI 或 LO+RGATE+RG,I) 进行衰减。 

等效电路

         选择一个可使设计的品质因数 Q 介于 0.5(临界阻尼) 到 1(欠阻尼)之间的栅极电阻器。如果品质因数大于 0.5,则可以根据需要加快开通和关闭速度。

可以先了解一下振铃

        使用的振 铃频率 fR。MOSFET 或 IGBT 数据表提供了输入电容 CISS,利用该值可计算源极电感 LS。

        针对欠阻尼或临界阻尼性能,确定串联电阻 RG 何时等 于或两倍于电感器的电抗。然后,通过从总串联电阻中 减去内部栅极驱动和晶体管栅极电阻,即可求出外部栅极电阻。 

        该过程是一个迭代的过程,不断地迭代计算出所需的栅极驱动电阻。

另一中设计方法

        其中,Rg 为驱动电阻;LK 是驱动回路的感抗,一般在几十 nH;Rpd 的作用是给 MOSFET栅极积累的电荷提供泄放贿赂,一般取值在 10K~几十 K;Cgd、Cgs、Cds 是 MOSFET 的三个寄生电容。

该方法主要是两个原则:

驱动电阻必须在驱动回路中提供足够的阻尼,来阻尼MOSFET 开通瞬间驱动电流的震荡。

Rg\geq2\sqrt{\frac{Lk}{Cgs}}

防止 MOSFET 关断时产生很大的 dV/dt,使MOSFET 管再次误开通。

Rg\leq\frac{Vth}{Cgd\frac{dv}{dt}}

参考

https://www.ti.com/cn/lit/ab/zhca985a/zhca985a.pdf?ts=1715578717173&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.bing.com%252F

https://hmpowersemi.com/en/uploadfile/ordinary/MOSFET%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E7%94%B5%E9%98%BB%E8%AE%A1%E7%AE%97.pdf 

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