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06-18
自举悬浮驱动电路可以大大简化驱动电源的设计。
只需一个电源即可驱动上下桥臂的两个开关管，可以节省Si MOSFET功率器件方案的成本。
随着新能源受到世界各国政府的推广和支持，新能源相关的半导体芯片需求增加，导致产能短缺。
绿色低碳技术的创新应用是实现碳中和目标的重要组成部分。
碳化硅是绿色低碳领域常用技术。
SiC MOSFET取代Si MOSEFET成为众多厂商的新选择。
然而，工程师们非常关心SiC MOSFET驱动和Si MOSFET有什么区别，以及更换时如何调整电路设计。
我们已经在《SiC MOSFET替代Si MOSFET,只有单电源正电压时如何实现负压？》文章中分享了有关负压自举的技巧。
本文重点介绍 SiC MOSFET 驱动传统自举电路的注意事项。
图1： 自举电路工作原理： 如图1所示，当下电源开启时，电源通过Rboot和Dboot对自举电容Cboot充电。
低电源关闭后，Cboot提供电源驱动顶管。
Vgsh为上管驱动波形，Vgsl为下管驱动波形，Vgshin为上管输入侧驱动波形。
结果是，当测试板通电时，发出双脉冲驱动下管，同时上管是互补的驱动波形。
从图中可以看出，当上管输入驱动波形处于“on”状态时，上管GS没有及时到达。
开机后延时约40us后开始跟随输入驱动信号状态。
这是因为上侧驱动芯片在初始状态下不接收电源，而对上侧驱动芯片的供电是在下管开启后才开始接收电源的。
从驱动芯片上电到芯片能够正常工作，有几十us的延迟，这就是为什么会出现图中的现象。
这也是自举电路的问题。
这个问题可以通过增加 D1 和 R1 通过总线电压到 Cboot 电容来解决。
进行预充电解决方案。
通过观察电路，我们还可以看到驱动电源为VCC2。
当驱动下管时，VCC2可以全范围输出。
但由于Dboot的存在，上管的Cboot电压始终会比VCC小一个Dboot压降，从而影响下管的开关。
频率和占空比也有相关要求。
下管必须在固定的时间到达上管的Cboot，才能在每个周期充满电并正常工作。
从上图可以看出，由于上管无法达到满量程VCC，关断负电压不够负，开启正电压不够正。
提高VCC电压会导致下管负压过大，导致SiC驱动器击穿。
使用自举电路时需要权衡芯片的风险。
综上所述，SIC MOSFET驱动器还可以使用自举电路来驱动半桥，从而减少一个电源，节省成本。
然而，在实现自举电路时，有一些问题需要注意。
具体总结如下 1。
由于上管在导通时需要通过自举电容放电，为了保证上端正常开关，需要调整PWM。
为自举电容 2 预留充电时间。
关于Dboot的选择，由于Cboot是瞬间充电的，所以需要考虑Dboot的载流能力。
当下电源开启时，Dboot端会承受总线级很大的电压，因此需要有足够的承受电压 3。
自举电容Cboot需要选择寄生电感尽可能小的电容，以防止充电时LC振荡 4。
由于上管驱动电压会下降到一定程度，会使整个自举电路变得复杂。
耗散参数要求较高，自举电路建议仅在中低功率下使用。
派杰半导体SiC MOSFET的性能和可靠性已经与全球一线碳化硅芯片厂看齐。
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