SiC碳化硅MOSFET正負(fù)壓驅(qū)動(dòng)供電與米勒鉗位解決方案

傾佳電子（Changer Tech）-專業(yè)汽車連接器及功率半導(dǎo)體(SiC碳化硅MOSFET單管，SiC碳化硅MOSFET模塊，碳化硅SiC-MOSFET，SiC功率模塊驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)IC)分銷商，聚焦新能源、交通電動(dòng)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大方向，致力于服務(wù)中國(guó)工業(yè)電源，電力電子裝備及新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。

傾佳電子楊茜致力于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級(jí)！

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一、背景與需求

SiC MOSFET因其高耐壓、耐高溫、低損耗及高頻特性，已成為電力電子系統(tǒng)中的核心功率器件。然而，其低閾值電壓（VGS(th)?）和高開關(guān)速度的特性，易受米勒效應(yīng)影響導(dǎo)致誤開通風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提出了更高要求。為此，正負(fù)壓驅(qū)動(dòng)供電與米勒鉗位功能成為保障SiC MOSFET可靠運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。

二、正負(fù)壓驅(qū)動(dòng)供電方案

1. 驅(qū)動(dòng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
BASiC基本半導(dǎo)體提供完整的驅(qū)動(dòng)板解決方案，核心組件包括：

隔離驅(qū)動(dòng)芯片：BTD5350MCWR，支持峰值電流10A，集成米勒鉗位功能。

電源控制芯片：BTP1521F，BTP1521P，正激拓?fù)?，輸出功?W，可為副邊驅(qū)動(dòng)提供穩(wěn)定的正負(fù)壓（+18V/-4V）。

隔離變壓器：TR-P15D523-EE13，傳輸功率4W，支持雙通道隔離供電。

2. 正負(fù)壓生成機(jī)制

電壓轉(zhuǎn)換：通過全橋逆變拓?fù)渑c穩(wěn)壓管分壓，生成+18V（開通）和-4V（關(guān)斷）驅(qū)動(dòng)電壓，確保SiC MOSFET在關(guān)斷時(shí)深度負(fù)偏置，抑制誤開通。

關(guān)鍵參數(shù)：

工作頻率：477kHz（通過電阻編程調(diào)節(jié)）。

軟啟動(dòng)時(shí)間：1.5ms，避免浪涌電流沖擊。

三、米勒鉗位功能實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

1. 米勒效應(yīng)挑戰(zhàn)
在橋式拓?fù)渲?，上管開通時(shí)產(chǎn)生的dv/dt通過下管寄生電容Cgd?引發(fā)米勒電流（Igd?=Cgd??dv/dt），導(dǎo)致下管門極電壓抬升。SiC MOSFET因低閾值電壓較低（高溫下更低），更易因米勒電流誤開通。

2. 米勒鉗位設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)芯片集成Clamp腳：BTD5350系列通過Clamp腳直接連接門極，提供低阻抗泄放路徑，將米勒電流導(dǎo)向負(fù)電源軌。

負(fù)壓強(qiáng)化關(guān)斷：在關(guān)斷期間，Clamp腳通過內(nèi)部比較器（閾值2V）觸發(fā)MOSFET導(dǎo)通，將門極快速拉至-4V，抑制電壓波動(dòng)。

3. 實(shí)測(cè)效果對(duì)比

無鉗位：下管門極電壓抬升至7.3V（常溫）或2.8V（負(fù)壓驅(qū)動(dòng)），遠(yuǎn)超閾值。

有鉗位：門極電壓穩(wěn)定在2V（常溫）或0V（負(fù)壓驅(qū)動(dòng)），完全消除誤開通風(fēng)險(xiǎn)。

4. 多管并聯(lián)設(shè)計(jì)

均流策略：每個(gè)門極獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電阻（如Rg=3.3Ω），確保開關(guān)一致性。

二極管隔離：Clamp腳串入肖特基二極管（如D3/D4），避免并聯(lián)路徑干擾。

四、輔助電源與系統(tǒng)集成

1. 反激拓?fù)湓O(shè)計(jì)

輸入范圍：600V~1000V直流母線，適配工商業(yè)PCS高壓需求。

核心器件：采用1700V SiC MOSFET（B2M600170R或者B2M600170H）作為原邊開關(guān)管，耐壓與效率兼顧。

控制芯片：BTP284xx系列支持欠壓保護(hù)與高頻工作（500kHz），輸出功率50W。

2. 驅(qū)動(dòng)板集成方案

即插即用設(shè)計(jì)：BSRD-2423-E501驅(qū)動(dòng)板支持1200V SiC MOSFET，集成隔離電源與保護(hù)功能。

故障管理：短路退飽和保護(hù)與軟關(guān)斷（2μs斜率），避免器件損壞。

六、結(jié)論

BASiC基本半導(dǎo)體的SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)解決方案，通過正負(fù)壓供電、米勒鉗位功能及優(yōu)化的并聯(lián)設(shè)計(jì)，顯著提升了 電力電子系統(tǒng)使用SiC碳化硅MOSFET的可靠性與效率。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，其在高溫、高負(fù)載工況下的損耗與結(jié)溫控制優(yōu)于行業(yè)競(jìng)品，為高頻、高功率密度應(yīng)用提供了理想的技術(shù)支撐。隨著SiC器件成本的持續(xù)降低，該方案在更廣泛的新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

審核編輯 黃宇