自舉式懸浮驅(qū)動電路可以極大的簡化驅(qū)動電源的設(shè)計，只需要一路電源就可以驅(qū)動上下橋臂兩個開關(guān)管的驅(qū)動，可以節(jié)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(guān)的半導(dǎo)體芯片需求激増，導(dǎo)致產(chǎn)能緊缺。綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用是實現(xiàn)碳中和目標的重要一環(huán)，碳化硅是應(yīng)用于綠色低碳領(lǐng)域的共用性技術(shù)，SiC MOSFET替代Si MOSEFET成為了許多廠商的新選擇。不過，SiC MOSFET的驅(qū)動與Si MOSFET到底有什么區(qū)別，替代時電路設(shè)計如何調(diào)整，是工程師非常關(guān)心的。我們《SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有單電源正電壓時如何實現(xiàn)負壓？》一文中已經(jīng)分享了負壓自舉的小技巧。本文SiC MOSFET驅(qū)動常規(guī)自舉電路的注意事項。
圖1：
自舉電路工作原理：
如圖1，當(dāng)下管導(dǎo)通時候，電源通過Rboot、Dboot對自舉電容Cboot進行充電，當(dāng)下管關(guān)斷后，Cboot提供電源對上管進行驅(qū)動。
Vgsh為上管驅(qū)動波形、Vgsl為下管驅(qū)動波形、Vgshin為上管輸入側(cè)驅(qū)動波形。該結(jié)果為測試板上電狀態(tài)下發(fā)送一個雙脈沖驅(qū)動下管，同時上管為互補的驅(qū)動波形，圖中可以看出在上管輸入驅(qū)動波形為“開通”狀態(tài)下，上管GS并沒有及時開通而是經(jīng)過40us左右延遲后才開始跟隨輸入驅(qū)動信號狀態(tài)，這是因為在初始狀態(tài)下上管驅(qū)動芯片沒有得電，在下管導(dǎo)通后上管驅(qū)動芯片電源才開始得電。從驅(qū)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(dǎo)致圖上現(xiàn)象的產(chǎn)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(yù)充電解決。
通過觀察電路也可以看出驅(qū)動電源為VCC2，下管驅(qū)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(guān)頻率和占空比也有相關(guān)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(dǎo)致關(guān)斷負壓不夠負，開通正壓不夠正，提高VCC電壓會導(dǎo)致下管負壓太大又會有擊穿SiC驅(qū)動芯片的風(fēng)險，運用自舉電路需要權(quán)衡這方面的問題。
綜上，SIC MOSFET驅(qū)動也可以用自舉電路驅(qū)動一個半橋，從而減少一路電源，以節(jié)省成本。但在實現(xiàn)自舉電路的時候也會有一些問題需要注意，具體總結(jié)如下
1、由于上管在導(dǎo)通時需要通過自舉電容放電，為了保證上端的正常開關(guān)，需要調(diào)整PWM，為自舉電容預(yù)留充電時間
2、關(guān)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(dāng)下管導(dǎo)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(chǎn)生LC震蕩
4、由于上管驅(qū)動電壓會有一定降幅且對整個自舉電路雜散參數(shù)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(dǎo)體的SiC MOSFET性能與可靠性已經(jīng)和國際第一梯隊的碳化硅芯片廠比肩。對于第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用行業(yè)來說，碳化硅平面型的MOSFET技術(shù)仍是一個主流技術(shù)。派恩杰的第三代平面柵碳化硅MOSFET技術(shù)，具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的HDFM指標和較低的開關(guān)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(dǎo)體已經(jīng)有了一個全球Qgd x Rds(on)（開關(guān)品質(zhì)因數(shù)）最小的MOSFET產(chǎn)品。而且派恩杰半導(dǎo)體的SiC MOSFET產(chǎn)品在新能源汽車OBC應(yīng)用驗證取得了重大突破，獲得了新能源汽車龍頭企業(yè)數(shù)千萬訂單。對于新能源汽車、IDC、光伏、風(fēng)機、光充儲等領(lǐng)域，派恩杰半導(dǎo)體均有完善的驅(qū)動方案和典型應(yīng)用的demo案例，供客戶參考，幫助客戶實現(xiàn)快速研發(fā)導(dǎo)入。如：3000w圖騰柱PFC方案、65w快輸入高壓方案等。
