但是，由于它们的快速开关速度会产生高振铃持续时间的高漏源电压（VDS）尖峰，因此会引入EMI，尤其是在高电流水平下。

 

 

寄生电感是SiC MOSFET VDS尖峰和振铃的主要原因。查看关断波形（图1），栅极-源极电压（VGS）为18V至0V。关断的漏极电流为50A，VDS为800V。SiC MOSFET的快速开关速度会导致高VDS尖峰和较长的振铃时间。这种尖峰会降低设备的设计裕量，以应对闪电条件或负载的突然变化，并且较长的振铃时间会引入EMI。在高电流水平下，此事件更加明显。

 

图1 VDS尖峰和关断时通过SiC MOSFET产生的振铃（1200V 40mOhm）

 

 

抑制EMI的常规方法是降低通过器件的电流速率（dI / dt），这是通过使用高栅极电阻（RG）来实现的。但是，较高的RG会显着增加开关损耗，从而损失效率。

 

抑制EMI的另一种方法是降低电源环路的杂散电感。但是，要实现这一点，PCB的布局需要更小的电感。但是，最大程度地减小电源环路是有限的，并且必须遵守最小间距和间隙安全规定。使用较小的封装也会影响热性能。

 

滤波器设计可用于帮助满足EMI要求并减轻系统权衡。控制技术（例如，频率抖动）还可以降低电源的EMI噪声。

 

 

使用简单的RC缓冲器是一种更有效的方法。它可控制VDS尖峰并以更高的效率和可忽略的关闭延迟来缩短振铃时间。借助更快的dv/dt和额外的电容器，缓冲电路具有更高的位移电流，从而降低了关断过渡时的ID和VDS重叠。

 

双脉冲测试（DPT）证明了RC缓冲器的有效性。它是带有感性负载的半桥。桥的高边和低边都使用相同的器件，在低边测量了VGS，VDS和ID（图2）。电流互感器（CT）同时测量设备和缓冲电流。因此，测得的总开关损耗包括器件损耗和缓冲损耗。

 

图2.半桥配置（顶部和底部使用相同的设备）

 

RC缓冲器只是一个200pF电容器和一个10Ω电阻器，串联在SiC MOSFET的漏极和源极之间。

 

 

图3：RC缓冲器（左）比高RG（右）更有效地控制关断EMI

 

在图3中，比较了图1中相同设备的关闭状态。左波形使用具有低RG（关）的RC缓冲器，而右波形具有高RG（关）且无缓冲器。两种方法都限制了关断峰值尖峰漏极——源极电压VDS。但是，通过将振铃时间减少到仅33ns，缓冲电路更加有效，并且延迟时间也更短。

 

 

图4.比较显示，使用RC缓冲器在开启时影响很小

 

图4比较了带有RC缓冲器（左）和不带有RC缓冲器的5ΩRG（开）下的波形。 RC缓冲器的导通波形具有稍高的反向恢复峰值电流（Irr），但没有其他明显的差异。

 

RC缓冲器比高RG（关）更有效地控制VDS尖峰和振铃持续时间，但这会影响效率吗？

 

 

图5.缓冲器和高RG（off）之间的开关损耗（Eoff，Eon）比较

 

在48A时，高RG（关）的关断开关损耗是低RG（关）的缓冲器的两倍多，几乎与不使用缓冲器的开关损耗相当。因此，可以得出这样的结论：缓冲器效率更高，可以更快地切换和控制VDS尖峰并更有效地振铃。从导通开关损耗来看，缓冲器只会稍微增加Eon。

 

图6.缓冲器与高RG（关闭）的总开关损耗（Etotal）的比较

 

为了更好地理解整体效率，将Eoff和Eon一起添加了Etotal（图6）。全速切换时，缓冲器在18A以上时效率更高。对于以40A / 40kHz开关的40mΩ器件，使用RC缓冲器的高和低RG（关）之间的损耗差为11W。总之，与使用高RG（关）相比，缓冲器是一种将EMI和开关损耗降至最低的更简单，更有效的方法。

 

随着第四代SiC器件进入市场，这种简单的解决方案将继续使工程师进行设计以获得最佳效率。