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

1、碳化硅器件憑借著更高的工作溫度范圍、更小的導(dǎo)通電阻和更低的開關(guān)損耗等優(yōu)點在功率電子應(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)動技術(shù)，無法解決其在開啟過程中產(chǎn)生長時間電流振蕩的問題。因此，亟需設(shè)計出一種可以抑制混合模塊開啟電流振蕩的柵驅(qū)動電路。
　　本文對混合模塊的開關(guān)特性進行了深入研究，分別對混合模塊中的硅基IGBT和碳化硅續(xù)流二極管兩個部分進

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。針對該問題，本文提出了一種新型的閉環(huán)有源柵驅(qū)動電路，通過對混合模塊在開啟過程中dVGE/dt和d(diC/dt)/dt的檢測，實現(xiàn)對該電流振蕩產(chǎn)生時間的判斷，并以該時間作為依據(jù)，通過降低IGBT的柵極驅(qū)動電流增大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，同時在開啟過程中分別對IGBT集電極電壓dvC/dt和電流梯度diC/dt進行調(diào)制，最終達到在不犧牲電流過沖和開啟損耗的前提下有效抑制電流振蕩的目標(biāo)。
　　本設(shè)計基于0.5μm600V的薄膜SOI BCD工藝進行版圖繪制、流片和測試。結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)柵驅(qū)動電路，本文設(shè)計的電路對混合模塊在開啟時的電流振蕩進行了有效抑制，其振蕩時間僅為傳統(tǒng)驅(qū)動電路的38.7％，同時該電路對于電流過沖和開啟損耗的降