你的位置:首頁 > 測試測量 > 正文

驅(qū)動器源極引腳的效果:雙脈沖測試比較

發(fā)布時間:2022-06-24 來源:ROHM 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在上一篇文章中,我們通過工作原理和公式了解了有無驅(qū)動器源極引腳的差異和效果。有驅(qū)動器源極引腳的MOSFET可以消除源極引腳的電感帶來的影響,從而可降低開關(guān)損耗。在本文中,我們將通過雙脈沖測試來確認驅(qū)動器源極引腳的效果。


?具備驅(qū)動器源極引腳,可以大大降低導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗。

?如果ID導(dǎo)通峰值或VDS關(guān)斷浪涌因開關(guān)速度提升而增加,就需要采取對策。


在上一篇文章中,我們通過工作原理和公式了解了有無驅(qū)動器源極引腳的差異和效果。有驅(qū)動器源極引腳的MOSFET可以消除源極引腳的電感帶來的影響,從而可降低開關(guān)損耗。在本文中,我們將通過雙脈沖測試來確認驅(qū)動器源極引腳的效果。


驅(qū)動器源極引腳的效果:雙脈沖測試比較


為了比較沒有驅(qū)動器源極引腳的MOSFET和有驅(qū)動源極引腳的MOSFET的實際開關(guān)工作情況,我們按照右圖所示的電路圖進行了雙脈沖測試,在測試中,使低邊(LS)的MOSFET執(zhí)行開關(guān)動作。


9.png


高邊(HS)MOSFET則通過RG_EXT連接?xùn)艠O引腳和源極引腳或驅(qū)動器源極引腳,并且僅用于體二極管的換流工作。在電路圖中,實線是連接到源極引腳的示意圖,虛線是連接到驅(qū)動器源極引腳的示意圖。


我們來分別比較導(dǎo)通時和關(guān)斷時的漏-源電壓VDS和漏極電流ID的波形以及開關(guān)損耗。測試中使用的是最大額定值(VDSS的波形以及開關(guān)損耗。測試中使用的是最大額定值(RDS(on))為 40mΩ的SiC MOSFET。TO-247N封裝的產(chǎn)品(型號:SCT3040KL)沒有驅(qū)動器源極引腳,TO-247-4L(SCT3040KR)和TO-263-7L(SCT3040KW7)有驅(qū)動器源極引腳。這是在RG_EXT為10Ω、施加電壓VHVDC為800V、ID為50A左右的驅(qū)動條件下的波形。


與沒有驅(qū)動器源極引腳的TO-247N封裝產(chǎn)品(淺藍色虛線)相比,有驅(qū)動器源極引腳的TO-247-4L封裝產(chǎn)品(紅色虛線)和TO-263-7L封裝產(chǎn)品(綠色虛線)導(dǎo)通時的ID上升速度更快。通過比較,可以看出TO-247N封裝產(chǎn)品(淺藍色線)的開關(guān)損耗為 2742μJ,而TO-247-4L封裝產(chǎn)品(紅色線)為1690μJ,開關(guān)損耗減少約38%;TO-263-7L封裝產(chǎn)品(綠線)為 2083μJ,開關(guān)損耗減少24%,減幅顯著。


1655295505301977.png


通過導(dǎo)通波形可以確認,TO-247-4L的ID峰值達到了80A,比TO-247N大23A。這是因為,盡管在MOSFET的開關(guān)工作過程中對COSS的充放電能量是恒定的,但由于驅(qū)動器源極引腳可提高開關(guān)速度,所以充放電時間縮短,最終導(dǎo)致充電電流的峰值變大。雖然HS側(cè)MOSFET的誤啟動也會導(dǎo)致峰值電流增加,但這不是誤啟動造成的。


TO-263-7L的ID峰值為60A,不如TO-247-4L的大。這是由于換流側(cè)MOSFET(HS)的封裝電感不同造成的,與后續(xù)會介紹的關(guān)斷浪涌的差異成因一樣。也就是說,由dID/dt產(chǎn)生的開關(guān)側(cè)(LS)和換流側(cè)MOSFET的總封裝電感引起的電動勢,會將開關(guān)側(cè)MOSFET的VDS壓低,并使開關(guān)側(cè)MOSFET的COSS中積蓄的能量被釋放,但TO-263-7L的放電電流很小,導(dǎo)通時的ID峰值也很小。


此外,導(dǎo)通時的開關(guān)損耗EON也是由于相同的原因,TO-247-4L封裝產(chǎn)品的開關(guān)側(cè)MOSFET的VDS被壓低,最終使開關(guān)損耗EON降低。


但是,如果TO-247-4L和TO-263-7L沒有采取誤啟動對策,發(fā)生誤啟動時導(dǎo)通電流的峰值可能會進一步增加,因此建議務(wù)必采取誤啟動對策,比如在米勒鉗位電路或柵極-源極之間連接幾nF的電容。如果希望進一步了解詳細信息,請參考應(yīng)用指南中的“SiC-MOSFET 柵極-源極電壓的浪涌抑制方法”。


接下來是關(guān)斷時的波形。可以看出,TO-247N封裝產(chǎn)品(淺藍色實線)的開關(guān)損耗為2093μJ,TO-247-4L封裝產(chǎn)品(紅色實線)為1462μJ,開關(guān)損耗降低約30%,TO-263-7L封裝產(chǎn)品(綠色實線)為1488μJ,開關(guān)損耗降低約29%,即使降幅沒有導(dǎo)通時那么大,也已經(jīng)是很大的改善。


1655295492607162.png


關(guān)斷時在VDS中觀測到的關(guān)斷浪涌的主要起因是主電路的總寄生電感。它是前面給出的雙脈沖測試電路中的布線電感LMAIN與開關(guān)側(cè)和換流側(cè)MOSFET的封裝電感(LDRAIN+LSOURCE)的合計值。因此,對于封裝電感幾乎相同的TO-247-4L(紅色實線)和TO-247N(淺藍色實線)而言,浪涌會隨著dID/dt速度的升高而增加。在該測試中,TO-247-4L為1009V,比TO-247N的890V大119V,因此可能需要采取緩沖電路等浪涌對策。


同為帶有驅(qū)動器源極引腳的產(chǎn)品,TO-263-7L(綠色實線)的浪涌比TO-247-4L(紅色實線)小,是因為封裝結(jié)構(gòu)不同。TO-263-7L的漏極被分配到封裝背面的散熱片,并被直接焊接在PCB上。另外,由于源極引腳被分配給7個引腳中的5個引腳,因此封裝電感小于TO-247-4L。請注意,開關(guān)側(cè)的浪涌會隨著換流側(cè)(而非開關(guān)側(cè))封裝電感的減小而變小。


關(guān)于開關(guān)損耗的比較信息匯總?cè)缦拢?/p>


1655295474837307.png


條件:VDS=800V、ID=50A、RG_EXT=10Ω



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理。


推薦閱讀:


電源管理的智能化之路

利用PMBus數(shù)字電源系統(tǒng)管理器進行電流檢測——第二部分

LPS音頻功放選型及其在IPC的應(yīng)用

絕緣體上硅(SOI)驅(qū)動芯片技術(shù)優(yōu)勢及產(chǎn)品系列

消除ISO 26262功能安全認證過程中的各種障礙

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉