电力系统
42丨电力系统装备 2018.7
Electric System
2018年第7期
2018 No.7
电力系统装备
Electric Power System Equipment
1 SiC MOSFET 等效开关参数
SiC MOSFET 的电路模型与传统的Si MOSFET 相似，但具体的寄生参数有所不同。SiC MOSFET 工作在开关状态时的参数，包括寄生电容、寄生电感和栅极内阻。用G 代表栅极，D 代表漏极，S 代表源极。
SiC MOSFET 的寄生电容可以分为2类。其中C gd 和C gs
matlab带通滤波器
与MOSFET 的几何构成密切相关，而C ds 是SiC MOSFET 体二极管的结电容，与PN 结密切相关。在实际使用时，一般不会直接使用C ds 、C gd 、C gs 这3个电容值，器件厂商的数据手册中给出的是输入电容C iss 、输出电容C oss 和转移电容C rss 。2组电容值的具体转换关系如下：C iss =C gs +C gd （1） C oss =C ds +C gd （2） C rss =C gd （3）
SiC MOSFET 在高频工作时会通过寄生电容充放电，因此寄生电容值的大小直接影响到驱动电流的大小和开通、关断的速度。由于SiC MOSFET 的寄生电容值比传统的Si MOSFET 要小，因此SiC MOSFET 的开关速度会更快，但电路中的杂散参数影响也会更大。 hec
图1 桥臂上管关断瞬间对下管产生的串扰
对图1进行分析可知，上管关断瞬间，下管的漏源极电压V ds2开始下降，极短的关断时间会使得V ds2迅速变化，从而产生较大的变化率d V ds2/d t 。由式（4）可知，此变化率会在米勒电容C gd2上产生较大的米勒电流I gd2，大小为： I gd2=C gd2×d V
ds2d t
（4）
驱动电阻R g2所在的驱动回路与栅极寄生电容C gs2组成并联回路，对下管的米勒电容C gd2进行放电，由基尔霍夫电流定律可得：
I gd2=V gs2R g2+C gs2×d V
gs2d t
（5）
因此开关管上管关断所引起的下管串扰驱动电压值为：
V gs2（t ）=d V
ds2d t
×R g2×C gd2×（1-e -t R g2
×C iss2
） （6）
其中，C iss2是下管的输入电容。
在上管关断瞬间，下管串扰电压为负值。以Infineon 器件IMW120R045M1为例，其驱动电压限值为+20 V/-10 V ，驱动电压负值选为-4 V ，若这个负的串扰电压最大幅值超过-6 V ，就会导致驱动电压幅值超过器件允许的最大偏压值，在长期运行的情况下会很容易导致开关管失效。
类似地，在上管开通瞬态过程中，下管的串扰电压为正值，如果这个正的串扰电压超过了下管的阈值
电压V gs2（th ），下管就会部分导通，在这种情况下，上下管之间将会流过很大的直通电流，不仅会增加电路的开关损耗，严重时还有可能导致开关管损坏甚至爆炸事故的出现。
淮北市国税局式（6）表明，栅极驱动的串扰电压大小与开关管漏源电压V ds 的变化率成正比，也就是说，驱动电压大小与开关管的开关速度成正比。同时，串扰电压的大小也与时间有关，时间越长，串扰电压越大。在开关管工作时，漏源电压V ds 呈线性变化，其变化率可以看成恒定值。因此，当时间t 最大时，即V ds 从V BUS 减小为0时，串扰电压最大，其大小为：
V gs2（max ）=m ×R g2×C gd2×（1-e -v BUS
m ×R g2
×C iss2
肖秉林
）
（7）
式中，m 为V ds 的变化率d V ds/dt ，近似于恒定值。由以上
［摘 要］碳化硅（SiC ）器件相比传统的硅器件（MOSFET 、IGBT 等）具有高频率和低通态压降等特性，然而在桥式电路拓扑的应用中，串扰问题会降低碳化硅器件的可靠性，必须加以抑制。文章主要分析了桥式电路拓扑中碳化硅器件开关过程中串扰问题产生的机理并且提出了一种有效的抑制串扰问题的方法。实验结果表明，提出的方法能够获得较好的串扰抑制效果，对碳化硅器件的驱动设计布局及器件的封装具有一定的指导意义。［关键词］碳化硅；串扰；抑制［中图分类号］TN386 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X （2018）07-0042-02
Research on Driving Crosstalk Characteristics of SiC Devices in Bridge Circuit
Jia Shu-wen ，Zhang Jun-tao ，Wang Li
yaoming［Abstract ］Because the silicon carbide (SiC) devices have the characteristics of high frequency and low pass pressure drop compared to the traditional silicon devices (MOSFET, IGBT and so on) , the crosstalk problem will reduce the reliability of SiC devices and must be suppressed in the application of bridge circuit topology. This paper mainly analyzes the mechanism of crosstalk in the switch process of silicon carbide devices in the topology of bridge circuit and proposes an effective method to suppress the crosstalk problem. The experimental results show that the proposed method can obtain better crosstalk suppression effect, and has a certain guiding significance for the design a
nd layout of the silicon carbide device and the packaging of the devices. ［Keywords ］silicon carbide; crosstalk; suppression SiC器件在桥式电路中的驱动串扰特性研究
画家罗绮
贾淑文1，张军涛1，王 立2
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