一种SiCMOSFET反向转移电容测量方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC MOSFET反向转移电容测量方法，包括以下步骤：栅极驱动器输出的高电平电压V

【技术实现步骤摘要】
一种SiC MOSFET反向转移电容测量方法


[0001]本专利技术涉及一种反向转移电容测量方法，具体涉及一种SiC MOSFET反向转移电容测量方法。

技术介绍

[0002]SiC MOSFET作为一种宽禁带功率器件，与传统Si基器件相比，具有优良的热特性和电气特性，广泛应用于900
‑
1700V功率电子装置中。SiC MOSFET功率器件高速的开关频率使得电力电子系统小型化、轻量化成为可能。
[0003]反向转移电容C
gd
分布在SiC MOSFET漏极和栅极之间。SiC MOSFET对寄生电容敏感，在换流过程中会产生很大的断态电压临界上升率du/dt和通态电流上升率di/dt，易导致器件误导通甚至损坏。此外，反向转移电容C
gd
在器件开关过程中会产生米勒效应，使得等效输入电容增大，形成米勒平台，增大了开关损耗。因此，在电力电子器件行为模型建立和功率装置设计时，工业界迫切需要一种廉价、精确、易操作的方法实现SiC MOSFET反向转移电容C
gd
的测量。
[0004]现有测量SiC MOSFET反向转移电容C
gd
的方法主要借助于仪器设备，如功率器件分析仪，阻抗分析仪，曲线追踪仪等。现有测量方法的缺陷主要有1)SiC MOSFET数据手册上的反向转移电容C
gd
随漏源极电压v
ds
变化关系曲线是在外加特定频率的信号下测得的，电容值会随外加信号频率的变化而变化，且这种施加特定高频信号的方法比较复杂。2)现有电容测量实验设备只能测得SiC MOSFET关断状态时的电容值，SiC MOSFET开关过程中的电容值无法测量。3)现有电容测量仪器测量原理本质上属于小信号分析法，这种小信号分析方法输出响应滞后激励，并且在漏源极电压比较小时无法准确测得。4)现有测量反向转移电容C
gd
的方法没有考虑PCB布线引起的杂散电容的影响，测量的准确性和精度有待提高。5)测量仪器价格昂贵，且测量高压SiC MOSFET反向转移电容C
gd
尤为困难。6)传统结电容测量方法在测量过程中忽略驱动回路寄生电感对反向转移电容C
gd
测量结果的影响。因此现有方法存在测量不准确、测量复杂的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种SiC MOSFET反向转移电容测量方法，该方法能够较为准确测量SiC MOSFET的反向转移电容，且测量较为简单。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述的SiC MOSFET反向转移电容测量方法，基于SiC MOSFET反向转移电容测量电路，所述SiC MOSFET反向转移电容测量电路包括上桥臂SiC MOSFET、下桥臂SiC MOSFET、负载电感、栅极驱动器、外加驱动电阻及母线电源；
[0007]上桥臂SiC MOSFET的栅极与源极相连接，上桥臂SiC MOSFET的漏极与母线电源的正极性端子相连，上桥臂SiC MOSFET的源极与下桥臂SiC MOSFET的漏极相连，下桥臂SiC MOSFET的源极与母线电源V
dd
的负极性端子S
’
相连，下桥臂SiC MOSFET的栅极与外加驱动电阻的一端相连，外加驱动电阻的另一端与栅极驱动器相连。
[0008]负载电感的一端与下桥臂SiC MOSFET Q2的漏极相连，负载电感的另一端与母线电源的正极性端子相连，母线电源的负极性端子S
’
与栅极驱动器的接地端子相连；
[0009]包括以下步骤：
[0010]栅极驱动器输出的高电平电压V
gg
、下桥臂SiC MOSFET的漏极外接引线端子G与母线电源的负极性端子S
’
之间的电压u
GS'
、外加驱动电阻R
g_de
、栅极驱动器内部驱动电阻R
g_dr
、下桥臂SiC MOSFET的栅漏极PCB布线产生的杂散电容C
dg'
、SiC MOSFET漏源极电容两端的电压u
DS
及SiC MOSFET漏栅极电容两端的电压u
DG
，得SiC MOSFET的反向转移电容C
dg
为：
[0011][0012]其中，t为时间。
[0013]栅极驱动器输出的高电平电压V
gg
为：
[0014][0015]其中，R
g_dr
为栅极驱动器内部的驱动电阻，R
g_de
为外加驱动电阻，i
g
为栅极驱动器的输出电流，u
GS'
为G端子和母线电源的负极性端子S
’
之间的电压，L
g
为下桥臂SiC MOSFET中栅极的杂散电感。
[0016]下桥臂SiC MOSFET栅漏极PCB布线产生的杂散电容C
dg'
两端的电压及电流满足：
[0017][0018]其中，u
DG
为杂散电容C
dg'
两端的电压，i1为流过杂散电容C
dg'
的电流；
[0019]在端子G及端子g处的KCL方程分别为：
[0020]i
g
+i1+i2＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0021]i
gs
‑
i
dg
+i2＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0022]其中，i2为流过下桥臂SiC MOSFET内部驱动电阻R
g_in
的电流，i
gs
及i
dg
分别为流过电容C
gs
及流过电容C
dg
的电流；
[0023]流过电容C
ds
、C
gs
及C
dg
两端的电压u
DS
、u
gs
、u
dg
满足：
[0024]u
dg
＝u
DS
‑
u
gs
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0025]在下桥臂SiC MOSFET开通过程中米勒平台期间u
gs
保持不变，流过电容C
gs
的电流i
gs
为：
[0026][0027]将式(6)带入式(4)得：
[0028]i
dg
＝i2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0029]将式(2)及式(7)带入式(3)得：
[0030][0031]在下桥臂SiC MOSFET开通过程中米勒平台期间i
g
保持不变，因此驱动回路电感L
g
两端的电压为：
[0032本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC MOSFET反向转移电容测量方法，其特征在于，基于SiC MOSFET反向转移电容测量电路，所述SiC MOSFET反向转移电容测量电路包括上桥臂SiC MOSFET(Q1)、下桥臂SiC MOSFET(Q2)、负载电感(L
load
)、栅极驱动器、外加驱动电阻(R
g_de
)及母线电源(V
dd
)；上桥臂SiC MOSFET(Q1)的栅极与源极相连接，上桥臂SiC MOSFET(Q1)的漏极与母线电源(V
dd
)的正极性端子相连，上桥臂SiC MOSFET(Q1)的源极与下桥臂SiC MOSFET(Q2)的漏极相连，下桥臂SiC MOSFET(Q2)的源极与母线电源(V
dd
)的负极性端子S
’
相连，下桥臂SiC MOSFET(Q2)的栅极与外加驱动电阻(R
g_de
)的一端相连，外加驱动电阻(R
g_de
)的另一端与栅极驱动器相连；负载电感(L
load
)的一端与下桥臂SiC MOSFET(Q2)的漏极相连，负载电感(L
load
)的另一端与母线电源(V
dd
)的正极性端子相连，母线电源(V
dd
)的负极性端子S
’
与栅极驱动器的接地端子相连；包括以下步骤：栅极驱动器输出的高电平电压V
gg
、下桥臂SiC MOSFET(Q2)的漏极外接引线端子G与母线电源(V
dd
)的负极性端子S
’
之间的电压u
GS'
、外加驱动电阻(R
g_de
)、栅极驱动器内部驱动电阻R
g_dr
、下桥臂SiC MOSFET(Q2)的栅漏极PCB布线产生的杂散电容C
dg'
、SiC MOSFET(Q2)漏源极电容两端的电压u
DS
及SiC MOSFET(Q2)漏栅极电容两端的电压u
DG
，在米勒平台期间，得SiC MOSFET(Q2)的反向转移电容C
dg
为：其中，t为时间。2.根据权利要求1所述的SiC MOSFET反向转移电容测量方法，其特征在于，栅极驱动器输出的高电平电压V
gg
为：其中，R
g_dr
为栅极驱动器内部的驱动电阻，R

【专利技术属性】
技术研发人员：王来利，李华清，杨成子，于龙洋，朱梦宇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：