SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有單電源正電壓時如何實現(xiàn)負壓？

現(xiàn)代工業(yè)對電力電子設(shè)備提出了很多要求：體積小、重量輕、功率大、發(fā)熱少。面對這些要求，Si MOSFET因Si材料自身的限制而一籌莫展。SiC MOSFET因SiC材料的先天優(yōu)勢開始大顯神通。SiC MOSFET大規(guī)模商用唯一的缺點就是價格。但隨著良率的提升和采用更大尺寸的晶圓，SiC與Si之間的成本差距正在收窄，在整車系統(tǒng)總體成本反而有明顯的優(yōu)勢。SiC MOSFET替代Si MOSEFET成為越來越多的廠家的新選擇。

SiC MOSFET的驅(qū)動與Si MOSFET的區(qū)別之一是驅(qū)動電壓不同，傳統(tǒng)Si MOSFET驅(qū)動只要單電源正電壓即可，而SiC MOSFET需要單電源正負壓驅(qū)動。SiC MOSFET要替代Si MOSFET，就要解決負壓電路如何實現(xiàn)的問題。

目前，SiC MOSFET多為+15/-3V與+20/-5V電壓驅(qū)動。要在Si MOSFET單電源正壓驅(qū)動電路中中實現(xiàn)負壓電路，可以在驅(qū)動回路中增加少量元件產(chǎn)生所需要的負壓，如需要+15/-3V的驅(qū)動電壓，則單電壓需要提供+18V即可，具體有如下兩種方案可以實現(xiàn)。

方案一：

用+14V左右的穩(wěn)壓管Z1加上Z2管正向?qū)▔航?，在開通時候?qū)㈦妷悍€(wěn)定在+15V左右，這樣在開關(guān)管導通時電容C10上就會有3V壓降；開關(guān)管關(guān)斷時候，驅(qū)動芯片內(nèi)部下管導通加在GS上的電壓為-3V。

圖1

方案二：

用3V的穩(wěn)壓管Z1穩(wěn)定驅(qū)動用的負壓，開通的時候電容C10上穩(wěn)定3V電壓，則驅(qū)動正壓就保持為15V，關(guān)斷時候加在GS上電壓就是電容C10的電壓為-3V

圖2

方案一和方案二的驅(qū)動波形如下：

圖3：方案一驅(qū)動波形

圖4：方案二驅(qū)動波形

從上述兩張驅(qū)動波形圖可以看出：兩個方案均能使用極少的元件實現(xiàn)所需要的驅(qū)動負壓，但是器件第一次工作前均為0V，不能在常關(guān)狀態(tài)下保持穩(wěn)定負壓，容易被干擾誤開通。針對這一問題，可以通過增加一個電阻R1上拉，在上電后就預先給電容C10進行預充電穩(wěn)壓在3V，就可以實現(xiàn)未工作時保持負壓，如圖5.

圖5

綜上，在單電源供電的情況下，只需要對電路進行微小的調(diào)整，即可實現(xiàn)SiC MOSFET替代Si MOSFET。

派恩杰已量產(chǎn)650V-1700V電壓平臺SiC MOSFET，產(chǎn)品由30年車規(guī)歷史的SiC代工廠X-FAB生產(chǎn)制造，符合車規(guī)標準，在光伏、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域均可替代Si MOSFET和IGBT。