應(yīng)用于SI-IGBT+SiC-SBD混合模塊的柵驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì).pdf

1、碳化硅器件憑借著更高的工作溫度范圍、更小的導(dǎo)通電阻和更低的開(kāi)關(guān)損耗等優(yōu)點(diǎn)在功率電子應(yīng)用中正逐步取代傳統(tǒng)的硅基器件。新一代“Si-IGBT+SiC-SBD”混合模塊實(shí)現(xiàn)了器件性能和成本之間的最優(yōu)折中，但是傳統(tǒng)的柵驅(qū)動(dòng)技術(shù)，無(wú)法解決其在開(kāi)啟過(guò)程中產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間電流振蕩的問(wèn)題。因此，亟需設(shè)計(jì)出一種可以抑制混合模塊開(kāi)啟電流振蕩的柵驅(qū)動(dòng)電路。
　　本文對(duì)混合模塊的開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行了深入研究，分別對(duì)混合模塊中的硅基IGBT和碳化硅續(xù)流二極管兩個(gè)部分進(jìn)

2、行了詳細(xì)分析，指出產(chǎn)生該電流振蕩的根本原因是碳化硅二極管相比于傳統(tǒng)的硅基二極管具有較大的耗盡層電容和較小的串聯(lián)電阻，在反向恢復(fù)時(shí)其產(chǎn)生的電流振蕩將表現(xiàn)出低衰減、低阻尼的特性且難以得到有效抑制。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出了一種新型的閉環(huán)有源柵驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)對(duì)混合模塊在開(kāi)啟過(guò)程中dVGE/dt和d(diC/dt)/dt的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該電流振蕩產(chǎn)生時(shí)間的判斷，并以該時(shí)間作為依據(jù)，通過(guò)降低IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電流增大IGBT的導(dǎo)通電阻的方式，增加振蕩回

3、路的衰減電阻，加快振蕩的衰減速度，同時(shí)在開(kāi)啟過(guò)程中分別對(duì)IGBT集電極電壓dvC/dt和電流梯度diC/dt進(jìn)行調(diào)制，最終達(dá)到在不犧牲電流過(guò)沖和開(kāi)啟損耗的前提下有效抑制電流振蕩的目標(biāo)。
　　本設(shè)計(jì)基于0.5μm600V的薄膜SOI BCD工藝進(jìn)行版圖繪制、流片和測(cè)試。結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)柵驅(qū)動(dòng)電路，本文設(shè)計(jì)的電路對(duì)混合模塊在開(kāi)啟時(shí)的電流振蕩進(jìn)行了有效抑制，其振蕩時(shí)間僅為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路的38.7％，同時(shí)該電路對(duì)于電流過(guò)沖和開(kāi)啟損耗的降