正确使用SiC MOSFET的出色驱动器
本文描述了使用 sic mosfet 的一般接线图，并解释了如何将其整合到仿真中。
碳化硅 (sic) 是一种日益重要的半导体材料，未来必将在大功率应用中取代硅。为了更好地管理 sic 器件，有必要创建一个足够的驱动程序来保证其明确激活或停用。一般来说，它的闭合需要在“栅极”和“源极”之间施加大约 20 v 的电压，而对于它的打开，需要大约 -5 v 的负电压（地）并且开关驱动器必须非常快，否则，工作温度、开关损耗和电阻 rds(on) 会增加。某些器件（例如二极管和 sic 功率 mosfet）非常昂贵，如果您不能 100% 确定电路，则不方便对其进行试验。电路的模拟非常重要，因为它允许在所有条件下进行完整的分析，同时在您的计算机后面保持安全。在本文中，我们将使用 ltspice 软件。
正确使用 sic mosfet 的出色驱动器 本文的仿真重点是驱动程序的性能。如果无法高速提供正确的电压，sic 器件必然会出现故障，从而导致发热和效率低下。使用的 mosfet 是unitedsic uf3c065080t3s型号，与测试方案一起包含在 to-220 封装（见图 1）中。它具有以下特点：
rds（开）：0.080 欧姆； 最大电压 ds：650 v； gs 电压：-25 v 至 +25 v； 持续漏极电流：31 a； 脉冲漏极电流：65 a； 最大耗散：190 w； 最高工作温度：175℃； 优秀的反向恢复； 低“门”电荷； 容量低； esd保护； 非常低的开关损耗。 图 1：unitedsic 的 uf3c065080t3s sic mosfet 和测试原理图
“门”电压测试 根据型号规格，该测试涉及器件的静态行为，固定“漏极”电压为 24 v (v1)，可变“栅极”电压 (v2) 介于 -25 v 和 +25 v 之间。负载为 1 欧姆。这种称为“直流扫描”的模拟允许分析任何类型的电量，从而预见可变和增加的电源电压。结果非常有趣，清楚地表明设备“门”的电源电压不正确会产生灾难性的结果。让我们观察图 2 中产生的电路的仿真。要检查的信号如下：
电压 v(gate)，下图中浅色； 负载电流 i(r1)，在下图中； 上图中 power on mosfet 器件消耗的功率； 所有信号都在图表右侧“放大”。 当“栅极”电压低于约 5.8 v 时，mosfet 被禁用且不传导任何电流。另一方面，如果该电压大于 6.8 v，则器件关闭并传导电流。所以，若是在禁锢之中，也不会消散任何力量。它的饱和导致耗散增加（例如大约 40 w），这是一个完全正常的值。当“栅极”电压介于 5.8 v 和 6.8 v 之间时，会出现临界工作点。在这种情况下，电路处于线性状态，从功率图中可以看出，mosfet 的耗散非常高，达到140 w。当“门”电压曲线与负载电流曲线（p = v * i）相交时，必须避免该工作点。出色的驱动器必须确保清晰的关断电压 ( 15 v)。
图 2：此模拟涉及在 -25v 和 +25v 之间增加的“栅极”电压。mosfet 的行为发生显着变化
在器件导通的情况下，从负载流过“漏极”的电流非常高，约为 22 a，可通过以下公式计算：
rds(on) 的值也很容易计算，使用以下等式：
根据所用 sic mosfet 的规格，从中获得约 85.8 毫欧的值。
结论 在本文中，我们执行了一个重要的静态行为基础模拟，展示了优秀驱动器的存在对于驱动和管理 sic 器件的重要性。驱动程序必须具有以下功能：
必须在on和off状态提供清晰准确的电压，绝对避免在线性区运行； 它的驱动速度必须非常快，比 sic mosfet 提供的可能性要快得多。 如果您能够正确驱动 sic 器件，您就可以获得这些最新一代组件所能提供的所有重要的速度、功率和效率优势。
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碳化硅 (sic) 是一种日益重要的半导体材料，未来必将在大功率应用中取代硅。为了更好地管理 sic 器件，有必要创建一个足够的驱动程序来保证其明确激活或停用。一般来说，它的闭合需要在“栅极”和“源极”之间施加大约 20 v 的电压，而对于它的打开，需要大约 -5 v 的负电压（地）并且开关驱动器必须非常快，否则，工作温度、开关损耗和电阻 rds(on) 会增加。某些器件（例如二极管和 sic 功率 mosfet）非常昂贵，如果您不能 100% 确定电路，则不方便对其进行试验。电路的模拟非常重要，因为它允许在所有条件下进行完整的分析，同时在您的计算机后面保持安全。在本文中，我们将使用 ltspice 软件。
正确使用 sic mosfet 的出色驱动器 本文的仿真重点是驱动程序的性能。如果无法高速提供正确的电压，sic 器件必然会出现故障，从而导致发热和效率低下。使用的 mosfet 是unitedsic uf3c065080t3s型号，与测试方案一起包含在 to-220 封装（见图 1）中。它具有以下特点：
rds（开）：0.080 欧姆； 最大电压 ds：650 v； gs 电压：-25 v 至 +25 v； 持续漏极电流：31 a； 脉冲漏极电流：65 a； 最大耗散：190 w； 最高工作温度：175℃； 优秀的反向恢复； 低“门”电荷； 容量低； esd保护； 非常低的开关损耗。 图 1：unitedsic 的 uf3c065080t3s sic mosfet 和测试原理图
“门”电压测试 根据型号规格，该测试涉及器件的静态行为，固定“漏极”电压为 24 v (v1)，可变“栅极”电压 (v2) 介于 -25 v 和 +25 v 之间。负载为 1 欧姆。这种称为“直流扫描”的模拟允许分析任何类型的电量，从而预见可变和增加的电源电压。结果非常有趣，清楚地表明设备“门”的电源电压不正确会产生灾难性的结果。让我们观察图 2 中产生的电路的仿真。要检查的信号如下：
电压 v(gate)，下图中浅色； 负载电流 i(r1)，在下图中； 上图中 power on mosfet 器件消耗的功率； 所有信号都在图表右侧“放大”。 当“栅极”电压低于约 5.8 v 时，mosfet 被禁用且不传导任何电流。另一方面，如果该电压大于 6.8 v，则器件关闭并传导电流。所以，若是在禁锢之中，也不会消散任何力量。它的饱和导致耗散增加（例如大约 40 w），这是一个完全正常的值。当“栅极”电压介于 5.8 v 和 6.8 v 之间时，会出现临界工作点。在这种情况下，电路处于线性状态，从功率图中可以看出，mosfet 的耗散非常高，达到140 w。当“门”电压曲线与负载电流曲线（p = v * i）相交时，必须避免该工作点。出色的驱动器必须确保清晰的关断电压 ( 15 v)。
图 2：此模拟涉及在 -25v 和 +25v 之间增加的“栅极”电压。mosfet 的行为发生显着变化
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rds(on) 的值也很容易计算，使用以下等式：
根据所用 sic mosfet 的规格，从中获得约 85.8 毫欧的值。
结论 在本文中，我们执行了一个重要的静态行为基础模拟，展示了优秀驱动器的存在对于驱动和管理 sic 器件的重要性。驱动程序必须具有以下功能：
必须在on和off状态提供清晰准确的电压，绝对避免在线性区运行； 它的驱动速度必须非常快，比 sic mosfet 提供的可能性要快得多。 如果您能够正确驱动 sic 器件，您就可以获得这些最新一代组件所能提供的所有重要的速度、功率和效率优势。
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