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PFC電路:柵極電阻的更改

發(fā)布時(shí)間:2023-04-14 來源:ROHM 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)工作中,降噪是的一項(xiàng)重大課題,通常,可以通過提高開關(guān)器件的柵極電阻來抑制噪聲,但其代價(jià)是效率降低(損耗增加),因此很好地權(quán)衡柵極電阻值的設(shè)置是非常重要的。在本文中,我們來探討當(dāng)將開關(guān)器件的損耗抑制在規(guī)定值以下時(shí),最大柵極電阻RG的情況。另外,由于噪聲需要實(shí)際裝機(jī)評估,所以在這里省略噪聲相關(guān)的探討。


關(guān)鍵要點(diǎn)


?增加開關(guān)元件的柵極電阻會抑制噪聲,但與之存在權(quán)衡關(guān)系的效率會降低,因此很好地權(quán)衡柵極電阻值的設(shè)置是非常重要的。

?將開關(guān)器件的損耗抑制在規(guī)定值以下時(shí),其最大柵極電阻RG可以通過仿真來確認(rèn)。


在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)工作中,降噪是的一項(xiàng)重大課題,通常,可以通過提高開關(guān)器件的柵極電阻來抑制噪聲,但其代價(jià)是效率降低(損耗增加),因此很好地權(quán)衡柵極電阻值的設(shè)置是非常重要的。在本文中,我們來探討當(dāng)將開關(guān)器件的損耗抑制在規(guī)定值以下時(shí),最大柵極電阻RG的情況。另外,由于噪聲需要實(shí)際裝機(jī)評估,所以在這里省略噪聲相關(guān)的探討。


電路示例


該電路以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC的一覽表中的仿真電路“A-5. PFC CCM 2-PhaseVin=200V Iin=5A”為例(參考圖1)。關(guān)于更詳細(xì)的電路圖,還可以通過這里查看。


在本示例中,我們將通過仿真來探討將圖1所示的低邊開關(guān)器件SiC MOSFET SCT2450KE的損耗抑制在5W以下時(shí),作為噪聲對策可以將柵極電阻RG提高到多高。


11.png

圖1:PFC仿真電路“A-5. PFC CCM 2-Phase Vin=200V Iin=5A”


柵極電阻與損耗的關(guān)系


如“PFC電路:探討適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動電壓”中圖10所示,在導(dǎo)通狀態(tài)下,傳統(tǒng)Si(硅)MOSFET的導(dǎo)通電阻Ron相對于VGS幾乎恒定。相比之下,SiC MOSFET的Ron相對于VGS變化很大(如圖11所示),因此VGS值的設(shè)置比Si MOSFET更重要。也就是說,如果SiC MOSFET的VGS值過低,就會導(dǎo)致導(dǎo)通損耗增加,效率變差。反之,如果為追求高效率而將VGS設(shè)置得過高,則結(jié)果可能會超出額定值,因此設(shè)置適當(dāng)?shù)腣GS值是非常重要的。


SiC MOSFET導(dǎo)通時(shí)的損耗、漏極電流ID、漏-源電壓VDS和柵極電壓VGS之間的關(guān)系見右側(cè)圖2。發(fā)生該開關(guān)損耗的期間t1和t2可以用下列左側(cè)公式來表示:


12.png

13.png

圖2:導(dǎo)通損耗與ID、VDS、VGS的關(guān)系


通過這兩個(gè)公式可以看出,開關(guān)損耗發(fā)生的時(shí)間t1、t2與RG成正比。


另外,此時(shí)ID和VDS的變化幾乎呈線性,所以可以認(rèn)為損耗也與RG成正比。


柵極電阻調(diào)整


圖3表示使RG變化時(shí)SiC MOSFET的損耗仿真結(jié)果。為避免過于復(fù)雜,我們使Source用的電阻值和Sink用的電阻值以相同的倍率變化。


14.png

圖3:改變RG值時(shí)的SiC MOSFET損耗仿真結(jié)果



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