碳化硅MOS驱动在双向15kW PFC的应用.pdf

1、18 Oct 2024,Version 1.1Sam Wong极驱动器设计 15kW 15kW 三相三电平双向ACACDCDC转换器Arrow Asia Pac Ltd目录 简介 SiC MOSFET 的栅极驱动 栅极驱动器优化 设计实例 总结2特点 AC/DC 双向转换 开关频率:70kHz 额定 AC 电压:400VACL-L 工频:50Hz 额定 DC电压:800VDC 标称功率(整流模式):15kW max.标称功率(逆变模式):11kW max.功率因数:0.99 效率:98%THD:Vg_th MOSFET turn-on负关断电压提供负偏移SiC MOSFET 的栅极驱动负电压关

2、断(续)9栅极驱动器的隔离电源SiC MOSFET 的栅极驱动推挽转换器非稳压输出高成本效益尺寸較小效率較低反激式转换器稳压输出 中等成本设计稍為复杂較高效率10栅极驱动器的隔离电源SiC MOSFET 的栅极驱动DC-DC 模块稳压或非稳压成本价格高占用空间小，使用方便中等效率Iso-buck转换器稳压输出 中等成本灵活性设计較高效率11ST L6986I可调双极驱动电压元件数量少无光耦合器反馈SiC MOSFET 的栅极驱动Iso-buck 转换器12驱动 IC 的钳位管直接连接到 SiC 栅极当栅极电压低于阈值时激活钳位晶体管提供了低阻抗路径給米勒电流减少振铃和下冲SiC MOSFET

3、的栅极驱动有源米勒钳位13高 dv/dt 会引起高共模噪声 通过绝缘屏障的寄生电容耦合到初级侧CMTI 施加在隔离电路之间的共模电压的最大容许速率(上升或下降)。单位为kV/us或V/ns高 CMTI 以非常高的转换速率冲击绝缘屏障时，信号不会发生错误SiC MOSFET 的栅极驱动共模瞬变抗扰度(CMTI)14在栅极串联电阻和磁珠，增加阻尼效应MOSFET 的栅极和源极之间放置去耦电容栅极驱动器优化元件的使用15在栅极串联电阻和磁珠，增加阻尼效应MOSFET 的栅极和源极之间放置去耦电容使用通孔元件时，保持最短引线 减少寄生电感使用具有 Kelvin source 的 SiC MOSFET

4、最小化寄生电感栅极驱动器优化元件的使用(续)16尽量缩短栅极驱动器与 MOSFET 之间的距离最小化栅极环路面积使用短而宽的走线对直流母线使用较大重叠的铺铜尽量减少开关节点与总线和其他信号的重叠使敏感信号远离高频磁场保持电源环路和栅极驱动器信号分离如要使用并联MOSFET，栅极连接布线尽量保持对称栅极驱动器优化PCB 布局1715kW 三相三电平双向ACDC转换器设计实例STGAP2SiCSNCTR1815kW 三相三电平双向ACDC转换器设计实例Before modificationAfter modification19L6983i:2W Iso_buck Converter for Si

5、C Gate Drive Power SupplyL6983i特点3.5 V to 38 V operating input voltage200kHz to 1MHz programmable switching frequencyPrimary output voltage regulation/no optocoupler required4.5 A source/sink peak primary current capability Internal Loop Compensation2 A shut down currentInternal soft-startOvervoltag

6、e protection,output voltage sequencing,Thermal protectionEnable,Power good,Synchronization to external clockQFN16(3x3 mm)package应用Isolated IGBT/SiC MOSFET gate drive supplyOBC(On-board charge)for HEV/EVElectric traction systems设计实例15kW 三相三电