詢問電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計人員他們希望從半導(dǎo)體開關(guān)中獲得什么，答案可能是這樣的：“低導(dǎo)通電阻、高關(guān)斷電阻以及兩種狀態(tài)之間的最快轉(zhuǎn)換”。當(dāng)然，這個想法很簡單，這給出了低功耗。SiC FET接近這一理想水平，在6V級中，導(dǎo)通電阻現(xiàn)在小于750毫歐，邊沿速率在納秒級，對于多千瓦范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換器和逆變器來說，效率數(shù)字有望達到99.5%以上。

稍加考慮，設(shè)計人員還將拋出一些“順便”的方法，例如簡單的柵極驅(qū)動、高額定電壓、高效的第三象限操作、高雪崩能量和短路額定值、低熱阻、低系統(tǒng)成本等等。幸運的是，SiC FET也涵蓋了這些基座，其品質(zhì)因數(shù)是同類最佳的。

因此，我們有一個快樂的設(shè)計師，直到他們讓SiC FET以最大邊緣速率在面包板中松動，并且立即冒煙。“電源電壓遠低于最大值，只有輕負載！”但是用多少接線和連接電感呢？3000A/μs的驚人電流邊沿速率和僅100nH的電感產(chǎn)生了我們熟悉的公式V = -L.di/dt的300V電壓尖峰，給開關(guān)帶來壓力，并引發(fā)持續(xù)幾微秒的高頻環(huán)，在SiC FET屈服之前的短時間內(nèi)消除本地?zé)o線電接收。

我們現(xiàn)在意識到，除非我們努力實現(xiàn)零連接電感或過度指定開關(guān)電壓額定值并允許重EMI濾波，否則需要控制邊沿速率并抑制振鈴。限制電壓尖峰的傳統(tǒng)方法是增加串聯(lián)柵極電阻RG（OFF），但這有其自身的問題，增加了波形延遲，限制了占空比和高頻操作 - 這是寬帶隙開關(guān)的主要優(yōu)勢之一。柵極電阻也會顯著增加開關(guān)損耗，對振鈴影響不大。

更好的解決方案是簡單的RC緩沖器。您可能會對IGBT通常需要的大型熱電阻電容網(wǎng)絡(luò)的想法感到困惑，但對于SiC FET，它就不同了。它主要用于抑制連接電感和器件電容之間的諧振，而SiC FET的諧振極低。這意味著通常只需要大約200pF（Coss（er）的2X或3X）的電容，只需幾歐姆的串聯(lián)電阻即可提供阻尼。緩沖電阻中會消耗一些功率，但網(wǎng)絡(luò)的作用是減少硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用中關(guān)斷電壓和電流之間的重疊，因此這種轉(zhuǎn)換的損耗實際上較小。

緩沖器在導(dǎo)通時會產(chǎn)生一些耗散，因此為了獲得完整的圖像，應(yīng)考慮總損耗 E（ON） + E（OFF）。該圖顯示了 40 毫歐的 E（TOTAL）。藍線沒有緩沖器，RG（ON）和RG（OFF）均為5歐姆。黃線為 RG（ON） 為 5 歐姆，RG（OFF） 為零歐姆，緩沖器為 200pF/10 歐姆。使用40A緩沖器具有明顯的凈優(yōu)勢，當(dāng)工作在10kHz時，功耗降低約9.40W。在輕負載下，情況相反，但這些水平的耗散很低。

緩沖器是一個很好的解決方案，但它是一個不方便的開銷嗎？如果在典型應(yīng)用中評估緩沖電阻吸收的能量，則每個周期的能量可能約為120μJ，相當(dāng)于5kHz時超過40W。然而，測試表明，其中大部分耗散在SiC FET通道中，因為它在導(dǎo)通時通過其線性區(qū)域轉(zhuǎn)換，而不是在緩沖電阻中。結(jié)果是，緩沖器中通常有一個1W的電阻器就足夠了，在這個功率水平下，緩沖器很容易成為表面貼裝類型。電容器很小。

設(shè)計師現(xiàn)在可以愉快地在他們的愿望清單中勾選另一個項目，以獲得完美的開關(guān) - 一種可以輕松，廉價地馴服以減少過沖和振鈴的設(shè)備，而不會影響其他好處。

審核編輯：郭婷