【原】基于SiC的反激輔助電源PWM控制器選取

adlsong 2024-08-29 發(fā)布于江蘇

展開全文

目前，在工業(yè)電源和汽車電子系統(tǒng)等應(yīng)用中，設(shè)計(jì)使用SiC的反激輔助電源，給系統(tǒng)的芯片供電。在調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)次級(jí)輸出負(fù)載短路時(shí)，SiC非常容易發(fā)生損壞，柵極G和源極S之間短路，調(diào)整SiC的柵極驅(qū)動(dòng)外圍參數(shù)，例如，增加?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷電阻值、柵極與源極并聯(lián)電容，都沒(méi)有明顯的改善。

反激輔助電源的PWM控制器Vcc使用變壓器的輔助繞組供電，當(dāng)變壓器的次級(jí)輸出負(fù)載短路時(shí)，輔助繞組的電壓降低到非常低的值，幾乎為0，Vcc電壓也從正常工作值下降，因?yàn)閂cc并聯(lián)電的電容很大，Vcc電壓下降時(shí)間非常慢，如果Vcc高于PWM控制芯片Vcc的UVLO，那么PWM控制芯片仍然在工作，直到Vcc電壓低于UVLO值，PWM控制芯片才停止工作。

常用反激PWM控制器IC的Vcc的UVLO值通常為6.5-8.5V，如圖1所示。

(a) PWM控制器UCx84x

(b) PWM控制器1

圖1 反激PWM控制器VCC的UVLO電壓

次級(jí)輸出短路，初級(jí)SiC工作峰值電流非常大，SiC的驅(qū)動(dòng)電壓在接近UVLO電壓值工作，VGS電壓比正常工作時(shí)的電壓低很多，這樣，SiC進(jìn)入到線性區(qū)工作。當(dāng)SiC在工作線性區(qū)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓VGS越低，工作的電流最大值越低，也就是導(dǎo)通電阻及對(duì)應(yīng)損耗急劇增加，導(dǎo)致SiC局部單元的柵極氧化區(qū)在高電場(chǎng)強(qiáng)度、高溫的反復(fù)沖擊下發(fā)生損壞。

在SiC的數(shù)據(jù)表中，列出了VGS與ID關(guān)系，如圖2所示。當(dāng)VGS=7V時(shí)，二顆1700V的SiC對(duì)應(yīng)的最大工作電流非常小，分別為0.05A、0.2A。盡管器件1標(biāo)稱的導(dǎo)通電阻小于器件2，但是，VGS=7V，器件1的飽和電流遠(yuǎn)低于器件2，因此，在次級(jí)輸出短路時(shí)，器件1更容易發(fā)生損壞。

(a) 器件1，1700V/1Ω

(b) 器件2：1700V/1.2Ω

圖2 SiC的VGS與ID關(guān)系

SiC源極串聯(lián)的電流取樣電阻RS在高峰值電流工作下，電流取樣電阻的電壓值VS變大，SiC工作的實(shí)際驅(qū)動(dòng)電壓VGS會(huì)進(jìn)一步降低，反激變換器的變壓器發(fā)生飽和以及電流檢測(cè)電路的RC濾波器時(shí)間常數(shù)大，都會(huì)進(jìn)一步加劇SiC線性區(qū)工作的惡劣條件，導(dǎo)致?lián)p壞的發(fā)生。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須選用專用的UVLO高的反激PWM控制器，如BD768X的UVLO 最小值為13V，UCC28C56、57、58、59系列的UVLO值為12.5V，14.5V，15.5V，可以針對(duì)不同特性的SiC進(jìn)行選擇。其它的UCCx8C5x系列的UVLO值為6.6-9V，BD7679的UVLO為6.5V，以及普通的UCCx84x，就不適合基于SiC的反激輔助電源使用。