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作者：派恩杰半導體 自舉式懸浮驅動電路可以極大的簡化驅動電源的設計，只需要一路電源就可以驅動上下橋臂兩個開關管的驅動，可以節省Si MOSFET功率器件方案的成本。隨著新能源受到全球政府的推動與支持，與新能源相關的半導體芯片需求激増，導致產能緊缺。綠色低碳技術創新應用是實現碳中和目標的重要一環，碳化硅是應用于綠色低碳領域的共用性技術，SiC MOSFET替代Si MOSEFET成為了許多廠商的新選擇。不過，SiC MOSFET的驅動與Si MOSFET到底有什么區別，替代時電路設計如何調整，是工程師非常關心的。我們《SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有單電源正電壓時如何實現負壓？》一文中已經分享了負壓自舉的小技巧。本文SiC MOSFET驅動常規自舉電路的注意事項。 
圖1： 自舉電路工作原理： 如圖1，當下管導通時候，電源通過Rboot、Dboot對自舉電容Cboot進行充電，當下管關斷后，Cboot提供電源對上管進行驅動。
Vgsh為上管驅動波形、Vgsl為下管驅動波形、Vgshin為上管輸入側驅動波形。該結果為測試板上電狀態下發送一個雙脈沖驅動下管，同時上管為互補的驅動波形，圖中可以看出在上管輸入驅動波形為“開通”狀態下，上管GS并沒有及時開通而是經過40us左右延遲后才開始跟隨輸入驅動信號狀態，這是因為在初始狀態下上管驅動芯片沒有得電，在下管導通后上管驅動芯片電源才開始得電。從驅動芯片得電后到芯片可以正常工作大概有幾十us的延遲，所以才導致圖上現象的產生，這也是自舉電路存在問題，該問題可以通過增加D1、R1通過母線電壓對Cboot電容進行預充電解決。
通過觀察電路也可以看出驅動電源為VCC2，下管驅動時候可以VCC2滿幅輸出，而上管由于Dboot的存在Cboot的電壓始終會比VCC缺少一個Dboot壓降，并且對下管開關頻率和占空比也有相關要求，下管一定要達到固定時間上管的Cboot才能每個周期充滿電正常工作。
上圖可以看出由于上管達不到滿幅VCC所以導致關斷負壓不夠負，開通正壓不夠正，提高VCC電壓會導致下管負壓太大又會有擊穿SiC驅動芯片的風險，運用自舉電路需要權衡這方面的問題。 綜上，SIC MOSFET驅動也可以用自舉電路驅動一個半橋，從而減少一路電源，以節省成本。但在實現自舉電路的時候也會有一些問題需要注意，具體總結如下 1、 由于上管在導通時需要通過自舉電容放電，為了保證上端的正常開關，需要調整PWM，為自舉電容預留充電時間 2、 關于Dboot的選擇，由于Cboot上為瞬間充電，需要考慮Dboot的載流能力，當下管導通時Dboot端會承受母線級別的大電壓，所以需要有足夠的耐壓 3、 自舉電容Cboot需要選擇寄生電感盡可能小的電容，防止充電時產生LC震蕩 4、 由于上管驅動電壓會有一定降幅且對整個自舉電路雜散參數有較高要求，自舉電路建議盡在中低功率下使用 派恩杰半導體的SiC MOSFET性能與可靠性已經和國際第一梯隊的碳化硅芯片廠比肩。對于第三代半導體的應用行業來說，碳化硅平面型的MOSFET技術仍是一個主流技術。派恩杰的第三代平面柵碳化硅MOSFET技術，具有業內領先的HDFM指標和較低的開關損耗，以及在高溫下運行下有較高的效率，排放少。2021年派恩杰半導體已經有了一個全球Qgd x Rds(on)（開關品質因數）最小的MOSFET產品。而且派恩杰半導體的SiC MOSFET產品在新能源汽車OBC應用驗證取得了重大突破，獲得了新能源汽車龍頭企業數千萬訂單。對于新能源汽車、IDC、光伏、風機、光充儲等領域，派恩杰半導體均有完善的驅動方案和典型應用的demo案例，供客戶參考，幫助客戶實現快速研發導入。如：3000w圖騰柱PFC方案、65w快輸入高壓方案等。 |
