CISSOID发布最新工业和汽车级碳化硅功率模块高温栅极驱动器

如今碳化硅(SiC)在汽车厂商的强力追求下方兴未艾，SiC技术可以提供更高的能效，增加功率密度。在工业应用中，越来越多的人被碳化硅技术的优势所吸引。为了充分发挥碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC  MOSFET)在快速开关和低损耗方面的优势，仍然面临两个主要挑战：一是实现精心优化的低感抗(寄生感抗)功率模块，二是使用强大、可靠、快速的栅极驱动器驱动高可靠性、高能效的碳化硅。使用碳化硅场效应晶体管驱动器，

CISSOID在论文中提出了新的栅极驱动板，额定温度为125C(Ta)。它还针对使用半桥碳化硅场效应晶体管的62毫米功率模块进行了优化，如如图1所示。该电路板基于cissoid哈迪斯栅极驱动芯片组，额定温度为175c(TJ)，为工业应用中的高密度功率转换器设计提供散热设计余量。基于同样的技术，正在为基于碳化硅的电动车辆的功率逆变器开发三相栅极驱动板。

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管支持快速开关和低开关损耗。通过降低外部栅极电阻，峰值栅极电流和dV/dt增加，开关损耗进一步降低。因此，栅极驱动器必须能够提供高峰值栅极电流，以实现高功率效率。为了限制dV/dt，避免模块的内部扰动，碳化硅功率模块通常受到内部阻尼的约束。CAS300M12BM2模块的内部栅极电阻为3 欧姆当驱动电压为20V/-5V时，内部栅极电阻将栅极峰值电流限制在8.3A.通常建议增加最小外部栅极电阻，如2.5 欧姆，以避免任何干扰，并将峰值电流限制在4.5A.当温度为125C，最大峰值栅极电流为10A时，CMT-tit  8243 栅极驱动器可以以最大dV/dt驱动1200V/300A碳化硅功率模块，从而最小化开关损耗。

如果你想通过高dV/dt来降低开关损耗，这将使栅极驱动器的设计更具挑战性。事实上，当高dV/dt通过功率变压器和数字隔离器等寄生电容时，会产生高共模电流，干扰栅极驱动器的工作，并产生不必要的行为，如额外的启动或关闭。CMT-tit  8243 栅极驱动器旨在针对高dV/dt提供鲁棒性。为了实现低寄生电容，对功率变压器进行了优化，以最小化共模电流。高压侧驱动器和主要功能侧(包括电源变压器和隔离器)之间的总寄生电容小于10pF。CMT-TIT8243保证在dV/dt50kv/s下正常工作.此外，CMT  tit  8243 栅极驱动器还具有RS-422差分接口，用于输入脉宽调制信号，以提高快速功率级转换期间的信号完整性。

由于低开关损耗，碳化硅晶体管可以实现功率转换器的高开关频率，同时保持受控功率器件冷却。这减小了滤波器和变压器的尺寸，并大大减小了功率转换器的尺寸和重量。为了保证高频开关操作的安全性，栅极驱动器的隔离DC-DC变换器必须能够提供足够的平均栅极电流，其计算值方法为栅极总电荷乘以开关频率。CMT-tit  8243 栅极驱动器可以提供每个通道95mA的平均栅极电流。在800V/300A时，1200 V/300A  SiC  MOSFET模块的总栅极电荷约为1C，这意味着栅极驱动器可以在92kHz的开关频率下工作。实际上，最大开关频率将受到功率模块中开关损耗的限制，而不是栅极驱动器。