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栅极驱动电路的传导共模电磁干扰特征分析
Conducted Common-Mode Electromagnetic Interference Characteristic Analysis of Gate Drive Circuits
岳乔治 · 彭晗 · 童乔凌 · 康勇 · 中国电机工程学报 · 2025年4月 · Vol.45
栅极驱动电路作为连接低压控制与高压功率回路的关键环节，其电磁干扰特性直接影响系统可靠性。现有研究多集中于差模干扰，对共模干扰的分析尚不充分。本文聚焦功率器件开关过程中的电压过冲与高频振荡，构建梯形波与衰减正弦波干扰源模型；结合主电路与驱动架构，建立多支路耦合共模干扰网络模型，分析其宽频阻抗特性；以共模电流与驱动信号干扰电压为表征量，推导传递函数并揭示故障机理。实验表明，干扰源高频振荡在耦合路径阻抗谐振时将显著放大共模干扰，需在电磁兼容设计中重点抑制。
解读: 该研究对阳光电源的功率变换产品线具有重要参考价值。栅极驱动共模干扰问题在SG系列高功率密度光伏逆变器和PowerTitan大型储能系统中尤为突出,特别是采用SiC/GaN器件的高频应用场景。研究提出的干扰源建模和传递路径分析方法,可指导我司产品EMC设计优化:1)通过抑制驱动电路振荡,降低ST系列储...
消除米勒电容以提升SiC MOSFET在桥臂配置中的性能
Miller Capacitance Cancellation to Improve SiC MOSFET's Performance in a Phase-Leg Configuration
Boyi Zhang · Shuo Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
SiC MOSFET的漏源极电容（米勒电容）在开关瞬态过程中会引发米勒效应。在桥臂配置中，该电容会导致开关间的串扰及米勒平台现象，从而降低开关速度、影响可靠性并增加电磁干扰。本文研究了通过抵消米勒电容来优化SiC MOSFET开关性能的方法。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有重大意义。随着公司产品向更高功率密度和更高开关频率演进，SiC器件的应用日益广泛。米勒效应引起的串扰是导致桥臂直通风险和开关损耗增加的主要因素。通过采用米勒电容抵消技术，可以显著提升SiC模块的开关速度，...
用于降低开关损耗和抑制串扰的部分自举栅极驱动器
Partial-Bootstrap Gate Driver for Switching Loss Reduction and Crosstalk Mitigation
Cheng Qian · Zhiqiang Wang · Guoqing Xin · Xiaojie Shi · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年10月
本文提出了一种用于降低开关损耗和抑制串扰的部分自举栅极驱动电路。该电路结构简单，无需额外的电源或控制逻辑。文中详细介绍了电路结构、工作原理及三种运行模式，并通过实验验证了其有效性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高开关频率方向演进，SiC和GaN等宽禁带半导体应用日益广泛，开关损耗与电压串扰成为制约效率与可靠性的关键瓶颈。该驱动电路无需额外电源即可优化开关特性，有助于提升逆变器及...
采用SiC MOSFET和SiC肖特基二极管的分裂输出变换器性能评估
Performance Evaluation of Split Output Converters With SiC MOSFETs and SiC Schottky Diodes
Qingzeng Yan · Xibo Yuan · Yiwen Geng · Apollo Charalambous 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年1月
本文探讨了碳化硅（SiC）MOSFET和肖特基二极管在功率变换器中的应用。虽然SiC器件能显著提升功率密度和系统效率，但其超快开关特性引发了桥臂直通（串扰）、高开通损耗及电磁干扰（EMI）等挑战。文章针对分裂输出变换器进行了深入的性能评估与分析。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有重要指导意义。随着组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度和效率演进，SiC器件的应用已成为主流。针对文中提到的串扰和EMI问题，建议在研发中优化驱动电路设计及PCB布局，以充分发挥SiC的性能优势。该技术可直接应用于新一代高频化、小型化逆变...
一种用于SiC MOSFET无缝压摆率控制的高性价比有源栅极驱动器
A Cost-Efficient Active Gate Driver for Seamless Slew Rate Control of SiC MOSFETs
Yijun Ding · Chong Zhu · Jiawen Gu · Zhaolin Zhang 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
碳化硅（SiC）MOSFET因其优异的开关特性被广泛应用于高性能功率变换器。虽然开关速度的提升提高了系统效率，但也引发了电压尖峰和串扰等问题。现有的栅极驱动方法难以灵活调节开关过程中的压摆率。本文提出了一种高性价比的有源栅极驱动电路，能够实现对SiC MOSFET开关过程的精确控制，有效抑制电压尖峰并降低电磁干扰。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器）具有极高的应用价值。随着公司产品向高功率密度和高效率演进，SiC器件已成为主流选择。该有源驱动方案能有效解决SiC高速开关带来的电压尖峰与EMI挑战，有助于优化逆变器及PCS的输出波形质量，降低滤波器体积，从而提...
一种解决GaN同步降压变换器串扰问题的负压衰减栅极驱动电源
Gate-Drive Power Supply With Decayed Negative Voltage to Solve Crosstalk Problem of GaN Synchronous Buck Converter
Yu Chen · Ruwen Wang · Xinmin Liu · Yong Kang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
氮化镓（GaN）晶体管凭借高开关频率优势，适用于高功率密度变换器。但在桥式电路应用中，开关节点电压的快速变化易引发栅源电压尖峰，导致串扰问题，进而引发误导通或栅极击穿。本文提出一种具有负压衰减特性的栅极驱动电源，旨在有效抑制串扰并提升系统可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能PCS中对高功率密度需求的提升，GaN器件的应用成为关键技术趋势。该研究针对GaN在高频桥式电路中的串扰难题，提出的负压衰减驱动方案能显著提升驱动电路的抗干扰能力，降低误导通风险。建议研发团队在下一代高频紧凑型微型逆变器或小型户用储能变换器设计中参考该驱动拓扑...
BTI引起的阈值电压漂移对SiC MOSFET串扰直通电流的影响
Impact of BTI-Induced Threshold Voltage Shifts in Shoot-Through Currents From Crosstalk in SiC MOSFETs
Jose Orti Gonzalez · Olayiwola Alatise · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种评估SiC MOSFET在栅极电压应力下阈值电压（VTH）漂移影响的方法。通过利用同一桥臂内两个器件间的米勒耦合效应，该技术利用寄生导通产生的直通电荷来表征偏置温度不稳定性（BTI）引起的VTH漂移及其对电路可靠性的影响。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，器件的长期可靠性至关重要。本文提出的BTI效应评估方法，能够帮助研发团队在产品设计阶段更精准地预测SiC器件在高温高压环境下的阈值漂移风险，从而优化驱动电路设计，抑制寄生导通引起...
全方位无线电能传输中DQ偶极线圈的串扰研究
Crosstalk of DQ Dipole Coils in Omnidirectional IPT
Syed Ahson Ali Shah · Van X. Thai · Yun-Su Kim · Chun T. Rim · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文研究了全方位无线电能传输（IPT）系统中DQ偶极线圈的“DQ串扰”现象。该现象表现为D线圈与Q线圈之间存在非线性磁耦合，导致电流相互干扰。文章深入分析了串扰产生的原因及机理，为优化无线充电系统的磁耦合结构提供了理论支撑。
解读: 该研究聚焦于无线电能传输（IPT）的磁耦合基础理论，主要应用于电动汽车无线充电领域。虽然阳光电源目前的充电桩产品线以有线直流快充为主，但随着未来电动汽车无线充电技术的发展，该研究中关于线圈磁场耦合与串扰的分析，可为公司在无线充电桩的磁路设计、电磁兼容性（EMC）优化及高效率功率传输模块开发提供技术储...
基于开关电容的实时栅源漏电流检测与间接键合线脱落监测栅极驱动器
Switched-Capacitor-Based Gate Driver With Real-Time Gate–Source Leakage Current Detection and Indirect Bond Wire Liftoff Monitoring
Ho-Tin Tang · Henry Shu-Hung Chung · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
本文提出了一种SiC MOSFET栅极驱动器，通过生成自适应负压曲线，有效抑制桥式电路中的串扰引起的误导通。该驱动器具备实时栅源漏电流测量功能，并能间接监测功率模块键合线脱落故障，显著提升了宽禁带半导体器件在电力电子系统中的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。在阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统中，SiC MOSFET已成为提升功率密度和效率的关键器件。该驱动器提出的自适应负压技术可有效解决高频开关下的串扰问题，提升系统抗干扰能力。此外，其集成的键合线脱落监测功能，为iSolarCloud智能运维...
考虑栅漏电容非线性的SiC MOSFET串扰峰值预测算法
A Predictive Algorithm for Crosstalk Peaks of SiC MOSFET by Considering the Nonlinearity of Gate-Drain Capacitance
Hong Li · Yanfeng Jiang · Zhidong Qiu · Yuting Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
本文提出了一种精确预测SiC MOSFET串扰峰值的算法，该算法首次考虑了栅漏电容（Cgd）的非线性特性。通过对Cgd微分表达式的分析，该方法能更准确地指导SiC MOSFET驱动电路与保护电路的设计，有效提升电力电子系统的可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，串扰问题成为影响系统可靠性的关键挑战。该算法通过精确建模Cgd非线性，能够优化驱动电路设计，减少误导通风险，从而提升阳光电源核心功率模块的抗干扰能力。建议研发团队将其集成至驱...
考虑动态传输特性和米勒斜坡的SiC MOSFET串扰峰值精确预测方法
An Accurate Predictive Method of Crosstalk Peaks Considering Dynamic Transfer Characteristics and Miller Ramp for SiC MOSFETs
Hao Yue · Jian Chen · Wensheng Song · Haoyang Tan 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年5月
碳化硅（SiC）MOSFET因低导通电阻和寄生参数优势被广泛应用，但其串扰现象易导致误导通或栅极氧化层损坏。本文提出了一种精确预测SiC MOSFET串扰峰值的方法，通过考虑器件动态传输特性及米勒斜坡效应，有效提升了功率变换器设计的可靠性。
解读: 该研究对于阳光电源的高功率密度产品至关重要。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC器件，串扰问题直接影响系统的开关频率提升与可靠性。该预测方法可集成至研发仿真流程中，优化驱动电路设计，降低误导通风险，从而提升产品在极端工况下的稳定性。建议研发团队将其应用于...
一种用于GaN HEMT栅极驱动器的栅源电压振荡与串扰集成抑制方法
An Integrated Suppression Method of Both Gate-Source Voltage Oscillation and Crosstalk for GaN HEMT Gate Driver
Lurenhang Wang · Xizhi Sun · Yishun Yan · Mingcheng Ma 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
针对氮化镓（GaN）器件开关速度快、阈值电压低导致的栅源电压振荡及串扰问题，本文提出了一种集成抑制驱动电路（ISGD）。该方案有效解决了高频切换下的误导通及栅极击穿风险，提升了功率变换系统的可靠性与稳定性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化储能产品中对高功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用成为趋势。该研究提出的栅极驱动集成抑制方案，能有效解决GaN在高频开关下的电磁干扰与误导通问题，对提升阳光电源组串式逆变器及微型逆变器的转换效率与可靠性具有重要参考价值。建议研发团队在下一代高频化、小型化功率模...
一种具有间接栅极氧化层健康监测功能的自适应电平移位栅极驱动器，用于抑制SiC MOSFET串扰
Adaptive Level-Shift Gate Driver With Indirect Gate Oxide Health Monitoring for Suppressing Crosstalk of SiC MOSFETs
Ho-Tin Tang · Henry Shu-Hung Chung · Kevin Jing Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种用于桥式SiC MOSFET串扰抑制的自适应栅极驱动器，集成了间接栅极氧化层健康监测功能。通过对短路老化前后SiC MOSFET固有参数变化的全面评估，发现栅极漏电流是反映栅极氧化层退化的有效前兆指标。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，串扰抑制和器件可靠性监测成为关键挑战。该驱动方案不仅能解决高频开关下的串扰问题，提升系统EMC性能，其集成的健康监测功能还可直接赋能iSolar...
宽禁带器件动态特性表征方法
Methodology for Wide Band-Gap Device Dynamic Characterization
Zheyu Zhang · Ben Guo · Fei Fred Wang · Edward A. Jones 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年12月
双脉冲测试（DPT）是评估功率器件动态特性的主流方法。针对宽禁带（WBG）器件的高开关速度特性，测试结果对电压与电流的对齐精度高度敏感。此外，由Cdv/dt引起的直通电流（串扰）会显著影响非工作管的开关损耗，本文旨在优化相关测试方法。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan储能系统中大规模应用SiC MOSFET，器件的高频开关特性对系统效率和电磁兼容性至关重要。本文提出的高精度动态表征方法，能有效解决宽禁带器件在快速开关过程中的测量误差及串扰问题，有助于提升研发团队对功率模块损耗评估的准确性。建议将该方法集成至公司功率...
一种用于SiC MOSFET的带无源触发钳位电路的新型电平转换驱动器
A Novel Level Shifter Driver for SiC MOSFET With Passive Triggered Clamping Circuit
Xiang Zheng · Lijun Hang · Sai Tang · Yandong Chen 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
相比传统硅器件，SiC器件具有更快的开关速度，在汽车行业应用广泛。然而，高开关速度带来的高dv/dt会导致严重的串扰问题。本文提出了一种具有可调负电压的新型栅极驱动器，通过无源触发钳位电路有效抑制串扰，提升了SiC MOSFET在高频开关下的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。在电动汽车充电桩及高功率密度光伏/储能逆变器（如PowerTitan系列）中，SiC MOSFET的应用是提升效率和减小体积的关键。高dv/dt引起的串扰是制约SiC高频化应用的主要瓶颈，该驱动方案通过无源钳位有效抑制串扰，能够显著提升系统开关频率，从而进一步...
用于抑制桥臂SiC MOSFET串扰效应及降低体二极管损耗的无源谐振电平移位器
Passive Resonant Level Shifter for Suppression of Crosstalk Effect and Reduction of Body Diode Loss of SiC MOSFETs in Bridge Legs
Ho-Tin Tang · Henry Shu-Hung Chung · John Wing-To Fan · Ryan Shun-Cheung Yeung 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
针对桥臂电路中不可避免的串扰现象，本文提出了一种无源谐振电平移位器。该电路通过提供较低的关断栅源电压，有效抑制了串扰效应，并降低了SiC MOSFET体二极管的正向压降损耗，从而提升了功率变换器的效率与可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统具有重要价值。随着公司产品向高功率密度、高开关频率的SiC方案演进，桥臂串扰和体二极管损耗是制约效率提升的关键瓶颈。该无源谐振方案无需复杂有源控制即可优化栅极驱动特性，不仅能降低SiC模块的开关损耗，还能提升系统在...
基于硬件闭环控制的有源栅极驱动器用于具有开尔文源极连接的SiC MOSFET串扰抑制
The Active Gate Driver Based on Hardware Closed-Loop Control for Crosstalk Suppression of SiC MOSFETs With Kelvin-Source Connection
Mingkai Cui · Lei Chen · Yulong Pei · Feng Chai · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
基于开尔文源极连接的碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在基于桥式配置电路的功率变换器中得到了广泛应用，但串扰会显著影响其可靠性并限制其应用潜力。针对这一问题，本文提出了一种基于硬件闭环控制的有源栅极驱动器（AGD）。设计了一种简单的硬件闭环控制器来调节碳化硅MOSFET的栅源电压。一方面，闭环结构可以在线降低串扰峰值电压。另一方面，由于闭环结构能够确保栅源电压收敛，因此可以采用更高的驱动电压来缩短开关时间和降低功率损耗。与传统方法相比，所提出的有源栅极驱动器能够在不增加...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于硬件闭环控制的SiC MOSFET有源栅极驱动技术具有重要的战略价值。在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，SiC器件已成为提升功率密度和效率的核心器件，但桥式拓扑中的串扰问题一直是制约系统可靠性和性能优化的瓶颈。 该技术的核心价值在于通过硬件闭环控制实现了串扰抑...
一种用于硅/碳化硅混合开关的主动串扰抑制门极驱动电路
An Active Crosstalk Suppression Gate Driver Circuit for Si/SiC Hybrid Switch
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年5月
由并联的硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）组成的混合开关（HyS），近年来因其高效率和低成本而受到越来越多的关注。然而，由于器件特性的独特表现和差异，HyS 在运行过程中产生的串扰会显著降低系统可靠性。为解决串扰问题，本文分析了 HyS 中的串扰效应，并建立了 HyS 的串扰模型。设计了一种栅极驱动电路来抑制 HyS 中的串扰，并详细阐述了其工作原理。该驱动电路简化了硬件设计，同时有效解决了 HyS 中的串扰问题。L...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项Si/SiC混合开关的有源串扰抑制技术具有重要的战略价值。当前光伏逆变器和储能变流器正面临效率提升与成本控制的双重压力，纯SiC方案虽然性能优异但成本居高不下，而Si IGBT与SiC MOSFET并联的混合开关方案恰好提供了一条兼顾性能与经济性的技术路径。 该论文针...
SiC MOSFET配SiC肖特基二极管半桥配置串扰诱导栅源电压峰值精确预测的改进模型
Improved Model for Crosstalk-Induced Voltage Peaks Prediction
Manish Mandal · Shamibrota Kishore Roy · Kaushik Basu · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
SiC MOSFET快速开关瞬态降低开关损耗但产生高dV/dt。有源器件导通时高dV/dt增加互补器件栅源电压可能导致误导通产生正串扰,关断时栅源电压降低导致负串扰。负栅压(NGV)可限制正串扰峰值低于阈值但可能加剧负串扰峰值超出安全范围影响SiC MOSFET可靠性。提出改进模型精确预测SiC MOSFET串扰诱导栅源电压峰值,采用SiC肖特基二极管避免MOSFET体二极管反向恢复。除建模非线性电容、寄生电感和时变dV/dt外,结合详细沟道电流模型和PCB寄生电容增强预测有源器件漏源电压梯度和...
解读: 该SiC串扰预测模型技术对阳光电源SiC功率模块设计有重要应用价值。改进模型可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的SiC半桥设计,优化NGV和栅极电阻选择以抑制串扰并避免误导通。该技术对PowerTitan大型储能系统SiC功率模块的可靠性设计和PCB布局优化有指导意义。精确的串扰预测对阳光电源S...