SiC MOSFET功率模块高温隔离驱动技术研究

发布时间：2023-03-18 19:22

　　碳化硅(SiC)功率半导体器件的高温特性使得电力电子变换器可以工作在更高的环境温度中,高温隔离栅极驱动电路的重要性日益显著。相比于工艺复杂的绝缘体上硅(SOI)耐高温隔离驱动芯片和耐高温能力较弱的硅(Si)集成电路器件,基于Si分立器件的解决方案能够很好地权衡耐温能力和电路成本。本文以SiC MOSFET半桥功率模块为被驱动对象,通过使用分立MOSFET和分立三极管以及其他无源元件,设计出一种可行的高温隔离驱动电路。首先根据被驱动对象与可能的实际工况,设计隔离驱动电路参数指标及架构并总结不同架构的优缺点。再根据隔离驱动中电信号的电压电流等级,将电路拆分为信号隔离与驱动放大两部分,拆分的思路也使所提出的电路设计方法可以被灵活地应用于不同应用场合中。在信号隔离部分,本文分析比较了三种不同原理的分立器件隔离电路,并对最终采用的方案进行详细介绍。在驱动放大部分,本文分析了常规电路拓扑的局限性并进行改进,使其具有更好的高效、高速特性。为了满足耐高温需求,分立器件选型与对电路功耗的考量将会贯穿整个设计。在测试环节,搭建了基于功率模块的双脉冲测试平台,母线电压最高为600V,并配备加热平台对隔离驱动...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
2 隔离驱动电路的构成及参数设计
    2.1 分立MOSFET与分立三极管
    2.2 隔离驱动与相应保护功能
    2.3 隔离驱动参数设计
    2.4 本章小结
3 基于分立器件的高温隔离驱动电路
    3.1 基于隔直电容的无调制隔离方案
    3.2 基于iCoupler技术的调制隔离方案
    3.3 电平转换电路
    3.4 电流放大电路
    3.5 设计总结与实物图
    3.6 本章小结
4 双脉冲测试平台与开关瞬态过程
    4.1 纯电感负载下的开关特性
    4.2 双脉冲测试硬件设计
    4.3 本章小结
5 隔离驱动性能测试及评估
    5.1 温度对SiC MOSFET开关特性的影响
    5.2 驱动加热双脉冲测试
    5.3 常温性能测试
    5.4 驱动加热连续运行测试
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 Ⅰ攻读学位期间发表论文及参与研究的课题



本文编号：3763722