一、前言:
随著第三代半导体问世以来,有越来越多SiC (碳化硅)功率元件导入在不同的应用之中,虽然第三代半导体功率元件具有耐高电压,大电流及切换速度快…..等特性,但在设计驱动电路上亦有需要特别注意的地方。本文系介绍安森美onsemi的SiC Gate Driver IC 应用在Traction Inverter 产品的PCB Layout 建议事项,期能协助读者顺利设计稳定的电路及产品。
二、SiC 驱动IC应用在Traction Inverter 的PCB Layout建议(一 )
如图一:
b.如果采用内部米勒箝位(Internal Miller Clamping),请将驱动器引脚连接到具有非常低阻抗路径的闸极,以获得更好的保护。
c.若应用于半桥模组,上臂SiC功率元件的接地需连接到开关节点(Switch Node),因此闸极驱动器应使用短回路连接。
二、SiC 驱动IC应用在Traction Inverter 的PCB Layout建议(二)
如图二、三:
三、驱动电路建议事项(一):用缓冲级Buffer Stage电路增加闸级电流驱动能力
如图四、五
因SSDC SiC 模组的峰值闸极电流会在 3A 至 15A 之间变化,取决于闸极电阻值。 onsemi SiC Driver IC NCV5700 的峰值电流能力有限 (7.8A),因此要驱动超过 8A 的峰值电流,建议加外部缓冲级。
三、驱动电路建议事项(二):di/dt 引起闸极端子上的高频杂讯
如图六、七
如果Source极电感上的 di/dt 为正,会在VDD 和开关之间产生循环电流,此开关引起的高频杂讯电流将影响闸极电压。
三、驱动电路建议事项(三):解决di/dt 引起闸极端子上高频杂讯的方案
如图八、九。
开关引起的高频杂讯电流会影响闸极电压,这可以透过使用如下电路所示的箝位二极体来消除。 箝位二极体可防止短路期间出现高峰值电流。
四、PCB 层间设计建议:
如范例一、二、三
PCB 层间讯号设计对 EMC 性能起著至关重要的作用,每个讯号层都应具有最短回路路径。以下PCB 层间设计范例说明。
五、结语:
本文建议的PCB Layout设计系经过验证得出的结论,但仅供设计参考,实际PCB Layout会视应用产品之机构及尺寸等限制而无法完全复制效果,希望有助于读者在初次使用onsemi NCV5700 SiC Driver IC时提供有利的设计建议。
评论