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【R课堂】SiC MOSFET(14)双脉冲测试比较

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驱动器源极引脚的效果:双脉冲测试比较
为了比较没有驱动器源极引脚的MOSFET和有驱动源极引脚的MOSFET的实际开关工作情况,我们按照右图所示的电路图进行了双脉冲测试,在测试中,使低边(LS)的MOSFET执行开关动作。


高边(HS)MOSFET则通过RG_EXT连接栅极引脚和源极引脚或驱动器源极引脚,并且仅用于体二极管的换流工作。在电路图中,实线是连接到源极引脚的示意图,虚线是连接到驱动器源极引脚的示意图。

双脉冲测试比较

双脉冲测试比较


我们来分别比较导通时和关断时的漏-源电压VDS和漏极电流ID的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值(VDSS的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值(RDS(on))为 40mΩ的SiC MOSFET。TO-247N封装的产品(型号:SCT3040KL)没有驱动器源极引脚,TO-247-4L(SCT3040KR)和TO-263-7L(SCT3040KW7)有驱动器源极引脚。这是在RG_EXT为10Ω、施加电压VHVDC为800V、ID为50A左右的驱动条件下的波形。


与没有驱动器源极引脚的TO-247N封装产品(浅蓝色虚线)相比,有驱动器源极引脚的TO-247-4L封装产品(红色虚线)和TO-263-7L封装产品(绿色虚线)导通时的ID上升速度更快。通过比较,可以看出TO-247N封装产品(浅蓝色线)的开关损耗为 2742µJ,而TO-247-4L封装产品(红色线)为1690µJ,开关损耗减少约38%;TO-263-7L封装产品(绿线)为 2083µJ,开关损耗减少24%,减幅显著。

TO-247N封装产品

TO-247N封装产品


通过导通波形可以确认,TO-247-4L的ID峰值达到了80A,比TO-247N大23A。这是因为,尽管在MOSFET的开关工作过程中对COSS的充放电能量是恒定的,但由于驱动器源极引脚可提高开关速度,所以充放电时间缩短,最终导致充电电流的峰值变大。虽然HS侧MOSFET的误启动也会导致峰值电流增加,但这不是误启动造成的。


TO-263-7L的ID峰值为60A,不如TO-247-4L的大。这是由于换流侧MOSFET(HS)的封装电感不同造成的,与后续会介绍的关断浪涌的差异成因一样。也就是说,由dID/dt产生的开关侧(LS)和换流侧MOSFET的总封装电感引起的电动势,会将开关侧MOSFET的VDS压低,并使开关侧MOSFET的COSS中积蓄的能量被释放,但TO-263-7L的放电电流很小,导通时的ID峰值也很小。


有奖问答:导通时的开关损耗EON也是由于相同的原因,TO-247-4L封装产品的_________,最终使开关损耗EON降低。
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