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一种基于串扰类型判定的SiC MOSFET分立器件串扰抑制新方法
A Novel Crosstalk Suppression Method for SiC MOSFET Discrete Device With Crosstalk Type Determination
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 SiC器件 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 碳化硅MOSFET 串扰问题 串扰抑制方法 米勒电容 共源电感 |
语言:
中文摘要
碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的快速开关速度导致半桥结构中出现严重的串扰问题。目前最先进的串扰抑制方法存在以下局限性：忽略了共源电感引起的串扰；外部栅源电压采样无法正确反映串扰情况。为克服上述缺陷，本文提出一种新颖的串扰抑制方法，通过自动切换环路阻抗和驱动电压来抑制米勒电容和共源电感引起的串扰。此外，该方法能够基于内部栅源电压检测正确判断串扰类型。实验结果表明，在800 V/60 A的条件下，与无串扰抑制和仅采用有源米勒钳位的情况相比，所提方法在开通瞬态时可使串扰电压分别降低21.36%和49.15%，在关断瞬态时可使串扰电压分别降低27.78%和76.56%。
English Abstract
The fast switching speed of silicon carbide (SiC) metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) leads to serious crosstalk problems in half bridge structures. State-of-the-art crosstalk suppression methods have the following limitations: crosstalk caused by common source inductance is ignored; crosstalk is not correctly reflected by external gate source voltage sampling. To overcome above defects, this letter proposes a novel crosstalk suppression method to suppress the crosstalk caused by miller capacitance and common source inductance through automatic switching of loop impedance and drive voltage. In addition, the proposed method can correctly determine the crosstalk type based on the internal gate source voltage detection. Experimental results show that the crosstalk voltage under the proposed method can be reduced by 21.36% and 49.15% during turn-on transient and 27.78% and 76.56% during turn-off transient at 800 V/60 A compared with no crosstalk suppression and with only active miller clamp.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET离散器件串扰抑制的创新技术具有重要的应用价值。当前，我司在光伏逆变器和储能变流器产品中正加速推进SiC功率器件的应用，以提升系统效率和功率密度。然而，SiC MOSFET的高速开关特性在半桥拓扑中确实带来了严重的串扰问题，这直接影响器件可靠性和系统性能。
该论文提出的方法突破了现有技术的两大局限：一是考虑了共源电感引起的串扰，这在大功率应用中尤为关键；二是通过内部栅源电压检测实现串扰类型的准确判别，相比外部采样更能反映真实工作状态。实验数据显示，在800V/60A工况下，开通和关断瞬态的串扰电压分别降低了21-49%和28-77%，这对于我司1500V高压光伏系统和大容量储能PCS产品具有直接意义。
从技术成熟度评估，该方法基于环路阻抗和驱动电压的自动切换，实现相对简单，可与现有驱动电路架构兼容，具备较好的工程化前景。对阳光电源而言，这项技术可助力提升SiC器件的开关频率，进一步缩小磁性元件体积，提高系统集成度，符合我司产品向高功率密度和高可靠性发展的战略方向。
潜在挑战在于不同功率等级和应用场景下的参数优化，以及与我司自主开发的驱动控制技术的融合。建议跟踪该技术的后续发展，评估在新一代SiC逆变器平台上的试验应用，这将为我司在全球新能源装备竞争中构筑技术护城河提供有力支撑。