根据应用程序的峰值电流和功耗要求确定合适的门驱动器IC的步骤。gydF4y2Ba
如果你要用gydF4y2Ba碳化硅(SiC) MOSFETgydF4y2Ba(金属氧化物半导体场效应晶体管)在你的下一个开发中，你会问自己:我如何为它开发最好的栅极驱动器?gydF4y2Ba
这个问题的答案是:确定一个gydF4y2Ba合适的门驱动ICgydF4y2Ba根据您的应用程序的峰值电流和功耗要求，以及适合SiC MOSFET的栅极电阻。最后，在实验室中对您的设计进行微调。gydF4y2Ba
要做到这一点，请记住，您选择的栅极驱动器IC需要适应SiC mosfet的高开关速度，因为它们可以达到50 kV/µs或更高的转换速率，并且可以以超过100 kHz的速度切换。反向回收电荷QgydF4y2BarrgydF4y2Ba其自由体的内在二极管是相当低的。您还必须为栅极电阻和正确的部分选择最佳值，以确保设计的正确操作。gydF4y2Ba
这篇博客将概述实现这些目标的必要步骤。gydF4y2Ba
在设计栅极驱动器时，您有两种选择:使用集成栅极驱动器IC或独立解决方案。使用像我们的EiceDRIVER门驱动ic这样的集成部件有许多优点:设计不那么复杂，开发时间更短，材料清单更小，板空间更小。最后，它们也提高了可靠性。gydF4y2Ba
栅极驱动IC及其栅极电阻的选择通常是一个迭代过程:从第一个假设开始，并在此过程中对设计进行微调。如果您发现其中一个部分不满足您的需求，那么您将使用新的值重新开始。gydF4y2Ba
第一步是确定峰值电流IgydF4y2BaggydF4y2Ba的数据表中的值gydF4y2Ba碳化硅器件gydF4y2Ba．虽然这些数字来自高度优化的参考设计，并且您的应用程序可能有不同的操作条件，但它们是计算栅极电流的良好起点。gydF4y2Ba
从下面的等式开始:gydF4y2Ba
∆VgydF4y2BaGS、数据表gydF4y2Ba根据数据表，是SiC MOSFET的开态和关态门电压之间的差值:gydF4y2Ba
请记住，这个公式忽略了栅极驱动器的内阻;我们只是还不知道而已。gydF4y2Ba
SiC器件的数据表中有两个部分与计算相关:开关特性，给出R的值gydF4y2BaG, extgydF4y2Ba和开、关状态电压，以及静态特性，这就给出了内部栅极电阻R的值gydF4y2BaG, intgydF4y2Ba．gydF4y2Ba
有了所有的数据，现在就可以计算峰值电流了。结果将作为栅极驱动器选择的参考值。将其与高、低输出峰值电流I进行比较gydF4y2Ba+,峰值gydF4y2Ba和我gydF4y2Ba——、峰值gydF4y2Ba驱动程序数据表中的值。此外，检查在测试条件下记录的栅极电压波动，如果它符合您的应用程序的要求。gydF4y2Ba
现在，计算R的值gydF4y2BaG, extgydF4y2Ba对于栅极电阻，根据应用程序的栅极电压波动。这里的目标是获得相同或相似的开关性能gydF4y2BaSiC MOSFETgydF4y2Ba如其数据表所示。请注意，没有计算电阻值的通用公式，但下面的公式将帮助您达到目标。作为R的值gydF4y2BaG, extgydF4y2Ba取决于应用程序，我们将使用RgydF4y2BaG、应用gydF4y2Ba从现在开始。gydF4y2Ba
这里，∆V的值gydF4y2BaGS、应用gydF4y2Ba取决于应用场合和电源开关。gydF4y2Ba
开关行为是由栅极电阻和输入电容(CgydF4y2Ba国际空间站gydF4y2Ba)的电源开关。因为CgydF4y2Ba国际空间站gydF4y2Ba是非线性的，用总栅电荷QgydF4y2BaGgydF4y2Ba以及转换时间。你会得到上升时间t的值gydF4y2BargydF4y2Ba延时时间tgydF4y2Bad(上)gydF4y2Ba在MOSFET的数据表中。gydF4y2Ba
你可以得到门电荷Q的值gydF4y2BaGgydF4y2BaSiC器件数据表中的栅极电荷图。选择电压V的点gydF4y2BaVEE2gydF4y2Ba和VgydF4y2BaVCC2gydF4y2Ba读取州外和州内的收费数值。然后计算QgydF4y2BaGgydF4y2Ba作为这两种电荷的差值。如果图表不代表您使用的电压波动，则线性外推曲线。gydF4y2Ba
现在计算R的值gydF4y2BaG、应用gydF4y2Ba并将结果用于您的下一步。gydF4y2Ba
现在，对于功耗P的计算gydF4y2BaDgydF4y2Ba的栅极驱动IC和外部栅极电阻，我们使用一个简化的公式。它假设开关过程中的功率损耗仅在栅极驱动IC的输出阶段消散，并由栅极电容的充放电所主导。gydF4y2Ba
这样，您可以将耗散的功率视为应用中栅极电荷、开关频率和栅极驱动器输出电压摆动的函数。gydF4y2Ba
实际情况略有不同，因为栅极电阻也承担了一些损失。但这意味着你的计算是安全的。gydF4y2Ba
计算完功耗后，将结果与数据表中的最大功率功耗P值进行比较gydF4y2Ba维,gydF4y2Ba在驱动器的输出侧，温度为25℃。它应该小于或等于这个值。gydF4y2Ba
由于功率损耗导致IC结的温度升高，您还必须考虑P和P之间的线性降额gydF4y2Ba维,gydF4y2Ba试验条件和最大结温用下式表示:gydF4y2Ba
你可以找到结和环境R之间的热阻值gydF4y2Bath (j-a)gydF4y2Ba在数据表中gydF4y2BaSiC MOSFETgydF4y2Ba．gydF4y2Ba
你可能会看到测量温度和计算温度之间的差异。如果应用程序中用于冷却的铜面积小于用于获取数据表值的参考设计中的铜面积，就会发生这种情况。gydF4y2Ba
在这一步中，您将验证SiC器件，栅极驱动器ic和栅极电阻在您的应用程序中如预期的那样工作，并将通过实验室测量来实现这一点。这些测量将证明你所做的假设和计算是否会导致SiC MOSFET的安全开关行为。如果不是，重复步骤1到4的门电阻R的另一个值gydF4y2BaGgydF4y2Ba．gydF4y2Ba
为了验证您的设计，我们建议进行三种测试:gydF4y2Ba
在第一个中，您将验证在最坏情况下由dv/dt瞬变触发的寄生打开事件的缺失。为此，在最低应用温度、最低漏极电流和最坏情况的门源电压下运行测试。gydF4y2Ba
首先使用示波器寻找栅电压和源电流的振荡。这些振荡是不需要的，应该保持在控制之下。瞬变显示有可能导致不需要的碳化硅器件的接通，因为非状态门电压可以变得高于门阈值电压(VgydF4y2BaGS (th)gydF4y2Ba)由于寄生电容。这些开启事件会提前降低SiC器件的性能，所以它们应该永远不会发生。最好的测量方法是gydF4y2Ba双脉冲试验gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
如果有振荡，改变栅极电阻的值以消除振荡。如果你增加栅极电阻器的值，dv/dt的转换速率将会降低，因为晶体管的速度将会变慢。较小的门电阻值将导致SiC器件的更快开关，因此产生更高的dv/dt瞬态。每次你改变栅极电阻的值，重新测量。gydF4y2Ba
表1:栅极电阻RG值对应用的主要物理影响。gydF4y2Ba
表1解释了如何改变栅极电阻的值也会影响其他参数。gydF4y2Ba
完成此测试后，栅极驱动器就调整好了，可以确保没有寄生打开事件发生。gydF4y2Ba
第二项测试是测量栅极驱动器IC在稳态工作期间的温度，理想情况下是在预期的工作环境温度下。您在这里的目标是证明栅极驱动器中的功率损耗不高于预期，并且结温保持在数据表中规定的绝对限制内。使用红外摄像机进行测试，但热电偶也可以使用。gydF4y2Ba
此外，利用下面的公式来数值确定结温:gydF4y2Ba
您可以获得连接到封装顶部的热系数值ΨgydF4y2Bath,特里gydF4y2Ba来自驱动程序数据表。如果在室温下测量，则将得到的温度差与应用程序的最坏情况温度相加。gydF4y2Ba
栅极电阻的热负荷常常被错误地忽略，但它是重要的。因此，在第三个测试期间，您将验证栅极电阻的负载。用红外摄像机测量热稳态操作期间电阻的加热，并将其与数据表进行比较。gydF4y2Ba
您还应该计算电阻的峰值功率，并根据其数据表中给出的单脉冲额定值检查它。为此，请使用以下公式:gydF4y2Ba
得到的PgydF4y2BaRg, PkgydF4y2Ba不应高于最大数据表额定值。gydF4y2Ba
一旦这个最终值得到确认，所选的栅极驱动器IC和所选的栅极电阻就可以用于您的应用程序。我们的gydF4y2BaEiceDRIVER门驱动icgydF4y2Ba将进一步帮助您创建快速和安全的sic - mosfet栅极驱动设计。gydF4y2Ba
观看这个培训视频，一步一步地解释:gydF4y2BaSiC MOSFET和SiC MOSFET模块的栅极驱动器设计手册gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
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