碳化硅MOS驱动在双向15kWPFC的应用

18 Oct 2024, Version 1.1Sam Wong极驱动器设计 – 15kW 三相三电平双向AC／DC转换器Arrow Asia Pac Ltd目录➢简介 ➢SiC MOSFET 的栅极驱动➢栅极驱动器优化➢设计实例➢总结2特点•AC/DC 双向转换•开关频率: 70kHz•额定AC 电压: 400VACL-L•工频: 50Hz•额定 DC电压: 800VDC•标称功率(整流模式): 15kW max.•标称功率(逆变模式): 11kW max.•功率因数: >0.99•效率: >98%•THD: <5%简介15kW 三相三电平双向AC／DC转换器 Arrow Design ID: 2022P001 3主要芯片•MCU 控制器: STM32G474RET3•栅极驱动器: STGAP2SiCSNCTR•碳化硅 MOS: SCTW40N120G2V / SCT070W120G3-4AG•碳化硅MOS: SCTW35N65G2V/ SCT055W65G3-4AG•电压检测•电流检测简介框图–三相三电平T型双向转换Bi-directional4准則SiC MOSFET 的栅极驱动使用碳化硅(SiC) MOSFET 可以获到许多优势，例如更高的开关频率、更高的工作电压、更好的热导率和更高的工作温度等。但其驱动方法与传统的IGBT 或Si MOSFET 略有不同。以下是在设计过程中将考虑的一些准則。 •隔离或非隔离电路•负电压关断•有源米勒钳位•共模瞬变抗扰度(CMTI)•驱动能力、传输延迟等Kelvin source5Isolated•安全原因•保护操作人员和MCU 控制器SiC MOSFET 的栅极驱动隔离或非隔离电路Non-Isolated6•光隔离➢技术成熟、经济高效、高隔离电压的尺寸较大、性能随时间衰减•变压器隔离➢隔离电压更高、传播延迟更少、开关频率更高、成本較高•电容隔离➢最新技术、高可靠性、最小延迟、小封装SiC MOSFET 的栅极驱动隔离栅极驱动器的类型7•米勒电容CGD•高dv/dt •𝑖=𝐶𝑑𝑣𝑑𝑡•产生栅极电压尖峰SiC MOSFET 的栅极驱动负电压关断Highdv/dt8•米勒电容CGD•高dv/dt •𝑖=𝐶𝑑𝑣𝑑𝑡•产生栅极电压尖峰•Vg_miller > Vg_th → MOSFET turn-on•负关