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SiC MOSFET的短路耐受时间分析及其基于di/dt-PMOS的短路保护
Short-Circuit Withstand Time Analysis of SiC MOSFET and Its Short-Circuit Protection Based on di/dt-PMOS
谢佳明 · 魏金萧 · 吴彬兵 · 丰昊 等5人 · 电工技术学报 · 2025年1月 · Vol.40
为提升SiC MOSFET的短路可靠性，本文测量了不同母线电压、驱动电压、驱动电阻、主回路寄生电感及栅极阈值电压下的短路电流特性，定量分析各参数对短路电流的影响，进而提出延长短路耐受时间的优化思路。这些参数直接影响短路保护电路的设计裕度。传统方法利用开尔文源极与功率源极间寄生电感的感应电压结合RC滤波实现保护，但在硬开关与负载短路工况下存在保护阈值不一致问题，易导致保护失效。为此，本文提出基于di/dt-PMOS的短路保护策略，确保了触发阈值的一致性，并通过理论推导与实验验证了该方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要指导意义。通过优化短路保护策略，可显著提升ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及充电桩产品的可靠性。研究发现的参数影响规律有助于指导功率模块设计，特别是在大功率密度场景下的器件选型与驱动电路优化。基于di/dt-PMOS的保护方案可为阳光电源三电平拓扑中的S...
基于栅极降压的新型SiC MOSFET短路退化抑制驱动电路
A Novel Gate-Buck-Based Drive Circuit for Mitigating the Degradation of SiC MOSFETs During Short Circuit
Xinsong Zhang · Yizhuan Zheng · Lei Zhang · Xibo Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
研究SiC MOSFET短路(SC)容限小导致退化和损坏的主要因素。实验证实短SC时间导致更严重的电压应力,因此仅缩短保护时间不适当。分析硬开关故障(HSF)和负载故障(FUL)差异,单一SC检测难以同时适用两种故障。提出新型栅极降压驱动电路缓解SiC MOSFET退化。该电路将驱动过程分三阶段,通过调整各阶段电压值缓解退化并延长寿命,在短SC保护时间内抑制电压尖峰应力,适用两种SC故障,对开关速度和功率损耗影响最小。
解读: 该SiC短路保护驱动技术对阳光电源SiC器件应用有重要保护价值。栅极降压三阶段驱动方案可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的SiC MOSFET驱动电路设计,提高短路工况下的可靠性和寿命。该技术对PowerTitan大型储能系统和1500V光伏系统的SiC功率模块保护有指导意义,可降低短路故障风险...
Miller电路与RC网络集成用于GaN器件的负压栅极驱动
Integration of Miller Circuit with RC Network for Negative-Voltage Gate Drive of GaN Devices
Jianing Liang · Yue Wu · Huyong Ling · Xueqiang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
串扰问题是增加氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）损耗并降低开关速度的主要因素之一。在实际应用中，GaN栅极驱动器基于RC电路或密勒电路。然而，RC电路缺乏串扰吸收路径，难以抑制串扰电压。相反，尽管密勒电路有吸收路径，但低阻抗回路会导致开关速度降低。为继承这两种常用方法的优点并避免其缺点，本文提出了一种将无源密勒钳位电路与RC电路集成的方法。该集成通过带无源控制P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）的RC延迟电路实现。带PMOS的RC延迟电路可调节密勒钳位电路的启动时间，因此，...
解读: 该GaN负压栅极驱动技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN器件可实现更高开关频率和功率密度，但串扰导致的误开通风险制约其应用。该Miller-RC集成驱动方案通过抑制高dv/dt引起的栅源电压波动，可直接提升阳光电源GaN功率模块的可靠性。特别适用于车载O...