SiC MOSFET桥式电路串扰问题分析及抑制方法研究

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SiC功率器件以其开关速度快,通态电阻小,结温高等特点得到广泛应用。然而,随着开关频率的提高,寄生参数对器件开关特性的影响越来越明显,造成器件的开关损耗增加,电压电流应力增大,还会影响变换器工作的稳定性。同时,高频桥式电路中的串扰问题也更加严重。本文针对SiC MOSFET桥式电路的串扰问题,分析寄生参数对串扰造成的SiC MSOFET栅源极电压的影响,为硬件电路设计、器件封装和选型提供指导参考,并在此基础上设计用于抑制桥式电路串扰问题的新型驱动电路。本文首先分析了寄生参数的影响及相应的提取方法,并用数学表达式拟合相关参数的曲线。然后利用同步Buck变换器建立桥式电路SiC MOSFET开关过程的数学模型。在分析SiC MOSFET的开关过程时,考虑各个寄生参数对开关特性的影响,分阶段建立同步Buck变换器的等效工作电路,并列写相应的电压电流方程,求解出相关变量的数学表达式。然后分析桥式电路串扰问题的产生过程,利用建立的数学模型分析寄生参数对串扰问题引起的SiC MOSFET栅源极电压尖峰的影响,并进行仿真和实验验证。最后,介绍了常用的抑制串扰问题的方法及其优缺点。在此基础上设计了一种抑制串扰问题的新型SiC MOSFET驱动电路,分析其工作原理并进行仿真验证。最后利用同步Buck变换器测试不同的实验条件下新型驱动电路的性能。本文建立的桥式电路中SiC MOSFET开关过程的数学模型,能准确地描述SiCMOSFET的开关过程。借此数学模型分析了寄生参数对串扰引起的SiC MOSFET栅源极电压尖峰的影响,为PCB布局和器件封装提供一定的理论指导。设计的驱动电路能有效抑制串扰问题引起的SiC MOSFET栅源极电压尖峰。
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