一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法及其应用技术

一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法，包括碳化硅MOSFET开关暂态分析等效电路，包括：u

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种计算方法，尤其是涉及一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法及其应用。

技术介绍

[0002]碳化硅半导体器件在电力电子
一直占据着重要地位。相比传统的硅基器件，碳化硅MOSFET具有可耐受更高温度和电压等级，导通损耗更低和开关速度更快等一系列优势。电压等级为600V至1700V的碳化硅MOSFET已经在可再生能源发电、轨道交通、电动汽车等诸多工业领域具有广泛应用。随着功率半导体生产工艺、封装技术的不断改进，开关器件逐步向高频化方向发展。高频化会不可避免地在系统中产生了高幅值的高频电压和电流振荡，带来负面影响。为了减轻这些负面情况带来的影响，需要分析驱动回路参数如驱动电阻、寄生参数对开关特性的影响，从而进行优化。开通延时是器件开关特性中非常重要的参数，包含R
g
、L
g
等外电路参数和C
gd
、C
gs
等器件参数，反映了实际工况。现有的开通延时计算方法均为计算栅源电压从驱动负压上升至阈值电压所需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法，其特征为：包括如下步骤：步骤一：在u
gs
达到阈值电压V
th
前，考虑驱动电压上升延迟时间，列写驱动回路KVL方程和KCL方程，联立求解后得到此阶段u
gs
表达式；步骤二：按照IEC标准，当u
gs
大小为10％的驱动正压V
GH
时，时间t的值为开通延时的起点t
a
；步骤三：u
gs
达到阈值电压V
th
后，列写驱动回路KCL方程、KVL方程，将i
d
与u
gs
建模为线性关系，联立求解后得到此阶段u
gs
表达式；步骤四：利用饱和电流表达式修正i
d
，求导得到电流变化率，根据主功率回路KVL方程，求得u
ds
的表达式；步骤五：按照IEC标准，当u
ds
达到到90％的负载电压V
DD
时，时间t的值为开通延时的终点t
b
；步骤六：求得t
b
与t
a
之间的差值，即为开通延时t
d(on)
；上述步骤一到六的计算过程，应用于碳化硅MOSFET开关暂态分析等效电路；该等效回路包括：Q1器件为碳化硅MOSFET，R
g
、L
g
、L
d
和L
s
分别为驱动电阻、栅极寄生电感、漏极寄生电感和共源极寄生电感；C
gd
、C
gs
和C
ds
分别为器件的栅漏极寄生电容、栅源极寄生电容和漏源极寄生电容；C
bus
为母线电容；L
p
为负载电感；SBD为肖特基二极管；V
DD
为母线电压；栅压源输出高电平为V
GH
、低电平为
‑
V
EE
的脉冲驱动电压U
G
。u
gs
表示Q1的栅源电压，i
d
表示Q1的漏电流，u
ds
表示Q1的漏源电压；在此基础上，所述驱动回路结构为：依次连接的驱动电压源U
G
，驱动电阻R
g
，栅极寄生电感L
g
，寄生电感L
g
的另一端与Q1的栅极相连，并且依次同栅源极寄生电容C
gs
，共源极寄生电感L
s
相连；所述主功率回路结构为：依次连接的Q1的源极，共源极寄生电感L
s
，肖特基二极管SBD，负载电感L
p
，漏极寄生电感L
d
和Q1的源极。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法，其特征为：所述步骤一进一步包括如下内容：从u
gs
达到阈值电压V
th
前，Q1沟道未开启，栅压源给C
gd
和C
gs
充电。由于驱动电压的上升并非理想中的突变，从
‑
V
EE
线性上升至V
GH
，须经过延迟时间c，因此，将驱动电压与时间建模为线性关系；列写权利要求1中的驱动回路KVL方程和KCL方程：为线性关系；列写权利要求1中的驱动回路KVL方程和KCL方程：联立式(1)和式(2)可得：其中以t0为开始时刻，t1为Q1开始导通时刻，c为驱动电压上升延迟时间，τ0＝R
g
(C
gs
+C
gd
)，同时求得u
gs
(t1)＝V
th
为步骤三的初始值。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET开通延时计...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子珂，蔡雨萌，张阳，孙鹏，赵志斌，曹博源，王爽，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：