IGBT和碳化硅MOSFET混合并联开关.pdf

1、并联IGBT和SiC MOSFET的混合开关设计规则Andy WU议程1背景介绍2混合开关逆变器3混合开关栅极驱动器4混合开关设计的考虑因素第1部分 背景介绍IGBT和SiC的主要大功率应用场景太阳能逆变器储能充电桩马达驱动OBC电驱逆变器1200V SiC MOSFET vs IGBT 在10kHz/210kW 逆变器应用比较SiC性能:更高的功率密度更高的效率减少的散热系统混合开关充分利用 SiC 性能和 IGBT 成本优势第2部分 混合开关栅极驱动器用于混合SiC-IGBT的STGAP4BH 低BOM成本可同时驱动 SiC 和 IGBT 的专用驱动器高集成度集成高低边隔离集成完备的功能及

2、参数配置高鲁棒性高耐压1200 V高抗扰度 100 V/ns CMTI栅极负压驱动能力（-10 V）新型混合驱动器，能够同时驱动SiC+IGBTSTGAP4BH框图STGAP4BH让PWM时序管理变简单STGAP4BH 高级时序管理专用输入配置允许实时选择 SiC 通道和 IGBT 通道独立的开通和关断延迟时间实时独立选择开通和关断优先级顺序只需从 MCU 输入一个 PWM，由栅极驱动器完成时序管理STGAP4BH-混合时序管理可通过低压侧的逻辑电路实时更改开通/关断时序和延迟时间STGAP4BH-混合时序输出级专为外部 MOSFET 推挽驱动而设计输入和输出脉冲之间无占空比失真通道间可实时配

3、置延迟时间和顺序选择两个通道独立的驱动电平，具有专用的可配置 UVLO 保护功能STGAP4BH SiC-IGBT时序配置开通和关断顺序实时选择独立选择开通和关断时序允许开通和关断时序任意组合STGAP4BH SiC-IGBT延迟配置配置寄存器定义了 4 对开通和关断延迟，可通过数字 DELAYx 引脚进行实时选择在每个寄存器中，0-3 位定义了开通延迟，4-7 位定义了关断延迟配置寄存器中的每个开通和关断延迟可从表格中16 个编码延迟值中选择通过 PRESCALER 位（CFG5），可以在 60 至 120 ns 之间设置基准时间（所有延迟时间有效）。STGAP4BH输出驱动输出架构用于 M

4、OSFET 推挽驱动器输出STGAP4BHS 提供合适的驱动电压，并为推挽式驱动提供嵌入式 死区时间电流能力可通过外部 MOSFET 扩展，轻松 15A 并高达50A短栅极回路栅极回路电感更小减少振铃和过冲优化开关性能：更高的效率和电磁兼容性优化驱动散热用于电隔离的驱动器封装没有因爬电而裸露的焊盘。使用外部推挽式可减少栅极驱动器的工作，并改善应用工况（高可靠性）。微型外部MOSFET 可轻松耗散驱动损耗可针对任何逆变器尺寸快速调整正确的驱动电流创新架构提供更好的开关性能STGAP4BH Miller钳位功能通过将 MOSFET 放在靠近 G&S 的位置，优化了钳位环路。这种解决方案大大降低了

5、CLAMP 栅极回路的电感。当多个功率管或模块并联驱动时，可使用多个 CLAMP MOSFET 来保护每个功率管。它能主动保护 SiC MOSFET，使其在瞬态开关时免受负栅极尖峰的影响。STGAP4BH 配备了一个有源输出（CLAMP），用于驱动外部 N 沟道MOSFET用于电驱逆变器的STGAP4BH+STPAK解决方案IGBT*3SiC MOSFET*1STPAK 性能和成本折中解决方案！但设计时会有新的考虑因素和挑战！第3部分 混合开关设计的考虑因素规格选择=电流比 ，Vdrop ，损耗，成本时序选择Ton_delayToff_delayTon_delayToff_delayTon_d

6、elayToff_delayTon_delayToff_delaySiC MosSi IGBTSiC MosSi IGBTSiC MosSi IGBTSiC MosSi IGBT时序选择延迟时间 vs Eon/Eoff时序选择关断延迟时间 vs 损耗控制策略选择控制策略选择效率控制方法控制策略选择结温控制方法控制策略选择结温和效率优化控制方法第4部分 混合开关逆变器混合开关逆变器选择的器件：STGW40M120DF3 沟槽IGBT，M系列，1200 V，40 A SCT070W120G3 碳化硅功率MOSFET 1