PFC電路：柵極電阻的更改

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(huì)抑制噪聲，但與之存在權(quán)衡關(guān)系的效率會(huì)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。

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(dòng)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(huì)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(huì)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：

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。

圖3：改變RG值時(shí)的SiC MOSFET損耗仿真結(jié)果