碳化硅模块（SiCMOS模组）应用过程中出现的串扰问题3种有效应用对策

碳化硅模块（SiCMOS模组）应用过程中出现的串扰问题3种有效应用对策 https://pan.baidu.com/s/1N250LqWFxgk0T0yRECnJWg提取码425y 针对 SiC MOSFET 模块应用中出现的串扰问题， 本文对测量使用的差分探头进行了详细对比，由结果 可知采用高带宽和高采样率的示波器和差分探头可测 量得到准确的信号波形。同时分析了串扰问题的产生 机制，正dVds dt在反向传输电容上产生流向驱动侧的 位移电流，在栅极阻抗引起正向感应电压，叠加在栅 源极上会引起栅源极电压抬升；而负dVds dt在反向传 输电容上产生流向模块侧的位移电流，在栅极阻抗引 起负向感应电压，造成栅源极出现过大的电压负向峰 值。为解决串扰问题，本文提出了3种有效应用对策： ①减小栅极引线阻抗，从而减小阻抗上的感应压降， 抑制栅源极过压；②采用有源米勒箝位技术，泄放位 移电流，有效保护 SiC MOSFET 模块；③通过三级关 断串扰抑制技术改善栅极驱动波形，有效抑制过大的电压正向抬升和负向电压 ### 碳化硅模块（SiC MOSFET模组）应用过程中出现的串扰问题及3种有效应用对策 #### 一、引言 碳化硅（SiC）因其独特的物理性能，如更大的禁带宽度、更高的临界击穿场强以及更快的电子饱和漂移速度等优点，在单极型模块SiC MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）中得到了广泛应用。这些特性使得SiC MOSFET能够实现更低的开关损耗，并能在高温、大功率和高频率的苛刻条件下正常工作。 然而，SiC MOSFET模块的高频化和高开关速度也引发了一系列新的应用问题，其中最为突出的就是**串扰问题**。串扰问题是指在一个半桥电路中，一个SiC MOSFET模块的开关动作会引起另一个SiC MOSFET模块的栅源极电压波动的现象。这种现象不仅会影响电路的正常运行，严重时还会导致器件损坏。 #### 二、串扰问题的产生机制 串扰问题主要分为正向串扰和负向串扰两种类型： 1. **正向串扰**：当半桥电路中的一侧（例如上桥臂）SiC MOSFET（上管）的栅极电压由关断状态(-5V)升高至开通状态(+15V)时，由于反向传输电容的存在，会在另一侧（例如下桥臂）SiC MOSFET（下管）的栅极阻抗上产生正向的感应电压，从而导致下管的栅源极电压抬升。如果抬升幅度超过下管的阈值电压，就会导致误开通，进而可能造成上下管短路。 2. **负向串扰**：当上管从开通状态降至关断状态时，反向传输电容会产生流向模块侧的位移电流，在栅极阻抗上引起负向感应电压，导致下管的栅源极电压出现过大的负向峰值。这可能会超出下管栅极的耐压极限，从而导致栅极击穿，最终导致器件失效。 #### 三、串扰问题的有效对策 针对串扰问题，本文提出了以下三种有效的应用对策： 1. **减小栅极引线阻抗**：通过减小栅极引线阻抗可以有效地减小栅极阻抗上的感应压降，从而抑制栅源极过压。这种做法简单且成本较低，适用于串扰影响程度较轻的情况。 2. **采用有源米勒箝位技术**（Active Miller Clamp, AMC）：对于串扰影响程度较为严重的情况，可以通过采用有源米勒箝位技术来泄放位移电流，限制栅源极电压串扰波形的幅值，从而有效保护SiC MOSFET模块。 3. **三级关断串扰抑制技术**：在串扰特别严重的情况下，可以采用三级关断串扰抑制技术来改善栅极驱动波形，有效抑制过大的电压正向抬升和负向峰值。这种方法通过增加栅源电压模拟检测电路，并结合三级关断驱动技术来应对串扰问题。 #### 四、测量探头对比分析 为了确保测量电路参数波形的准确性，本文还对比分析了三种不同类型的差分探头。通过对测量结果的比较，可以有效减小测量误差，确保数据的准确性。具体而言，高带宽和高采样率的示波器配合合适的差分探头是实现准确测量的关键因素之一。 #### 五、结论 针对SiC MOSFET模块应用过程中出现的串扰问题，本文提出并分析了三种有效的应用对策：减小栅极阻抗、采用有源米勒箝位技术和三级关断串扰抑制技术。这些对策不仅能有效解决串扰问题，还能确保SiC MOSFET模块在各种应用场景下的稳定性和可靠性。此外，选择合适的测量工具也是非常重要的，它能够帮助我们更准确地识别和解决问题，提高系统的整体性能。