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单输入双输出数字门极驱动IC自动均衡两个并联SiC MOSFET的漏极电流变化
Single-Input Dual-Output Digital Gate Driver IC Automatically Equalizing Drain Current Variations of Two Parallel-Connected SiC MOSFETs
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | SiC器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 数字栅极驱动器 碳化硅MOSFET 漏极电流均衡 传感器输出处理电路 寄生电感变化 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种单输入、双输出数字栅极驱动器（DGD）集成电路，以解决两个并联碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）中器件特性变化问题以及印刷电路板（PCB）上寄生电感变化问题。本文在全球范围内首次实现了以下所有目标：1）在栅极驱动器集成电路上完全集成两个传感器输出处理电路、两个数字栅极驱动器以及检测和均衡两个并联碳化硅 MOSFET 漏极电流变化所需的控制器；2）在闭环中均衡每个 MOSFET 漏极电流的直流和浪涌分量；3）在总共四种条件下进行漏极电流均衡的演示测量，即存在和不存在碳化硅 MOSFET 特性变化以及存在和不存在寄生电感变化的情况。
English Abstract
A single-input, dual-output digital gate driver (DGD) IC is proposed, to solve the device characteristic variation problem and the parasitic inductance variation problem on PCBs in two parallel-connected SiC mosfets. This article is the first in the world to achieve all of 1) fully integrated two sensor output processing circuits, two DGDs and a controller required to detect and equalize the drain current variation of two parallel-connected SiC mosfets on a gate driver IC, 2) equalization of dc and surge components of drain current of each mosfet in a closed loop, and 3) demonstration measurements of drain current equalization under a total of four conditions, with and without SiC mosfet characteristic variations and with and without parasitic inductance variations.
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SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项单输入双输出数字栅极驱动IC技术具有重要的战略价值。在我们的大功率光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC MOSFET并联应用已成为提升功率密度和效率的关键技术路径。当前业界面临的核心挑战正是该论文所针对的问题：器件特性差异和PCB寄生参数不一致导致的电流不均衡，这直接影响系统可靠性和器件利用率。
该技术的创新价值在于实现了完全集成化的闭环均流方案。传统方案需要外部检测电路和复杂的控制逻辑，增加了系统成本和设计复杂度。这款IC将传感器信号处理、双路数字驱动和控制器完整集成，不仅能均衡直流分量，还能处理浪涌电流分量，这对于应对光伏和储能系统中频繁的动态工况切换至关重要。论文中验证的四种工况组合（有无器件差异、有无寄生电感差异）覆盖了实际应用场景，表明技术成熟度较高。
对阳光电源而言，该技术可直接应用于新一代高功率密度逆变器和储能PCS产品开发。通过精确均流，可以提升SiC器件并联数量，突破单管功率限制，同时降低热应力和提高系统可靠性。这与我们追求高效率、高集成度的产品战略高度契合。
潜在挑战包括IC的高压隔离设计、量产成本控制以及与现有产品平台的兼容性。建议与IC供应商建立战略合作，开展联合验证，优先在旗舰级储能系统和1500V光伏逆变器平台上试点应用，抢占技术制高点。