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  • 富昌電子SiC設(shè)計(jì)分享(五):SiC MOSFET 相關(guān)應(yīng)用中的EMI改善方案
    富昌電子SiC設(shè)計(jì)分享(五):SiC MOSFET 相關(guān)應(yīng)用中的EMI改善方案
  • 富昌電子SiC設(shè)計(jì)分享(五):SiC MOSFET 相關(guān)應(yīng)用中的EMI改善方案
  •   發(fā)布日期: 2022-08-29  瀏覽次數(shù): 894

    富昌電子(Future Electronics)一直致力于以專業(yè)的技術(shù)服務(wù),為客戶打造個(gè)性化的解決方案,進(jìn)而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、加快行業(yè)發(fā)展的步伐。在第三代半導(dǎo)體的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域,富昌電子結(jié)合自身的技術(shù)、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)積累,著筆SiC相關(guān)設(shè)計(jì)的系列文章,希望能給到大家一定的參考,并期待與您進(jìn)一步的交流。

    本文作為系列文章的第五篇,主要針對(duì)SiC?MOSFET相關(guān)應(yīng)用中的EMI改善方案做一些探討。

    對(duì)設(shè)計(jì)人員而言,成功應(yīng)用 SiC MOSFET 的關(guān)鍵在于深入了解 SiC MOSFET 獨(dú)有的工作特征及其對(duì)設(shè)計(jì)的影響。SiC MOSFET的快速開關(guān)速度,高額定電壓和低RDS(on)使其對(duì)于不斷尋求在提高效率和功率密度的同時(shí),保持系統(tǒng)簡(jiǎn)單性的電源設(shè)計(jì)人員具有很高的吸引力。但是,由于高壓及超快的開關(guān)速度帶來的超高di/dt,dv/dt,會(huì)通過系統(tǒng)的雜散電感,電容形成干擾,比如SiC MOSFET過高的開關(guān)速度會(huì)引起Vds振鈴尖峰,因而產(chǎn)生EMI。

    寄生電感是SiC MOSFET Vds尖峰和振鈴的主要原因。SiC MOSFET的快速開關(guān)速度會(huì)導(dǎo)致較高Vds尖峰和較長(zhǎng)的振鈴時(shí)間。這種尖峰會(huì)降低設(shè)備的設(shè)計(jì)裕量,并且較長(zhǎng)的振鈴時(shí)間會(huì)引入EMI。在大電流情況下,該現(xiàn)象更加明顯。

    判斷EMI是否來源于di/dt與dv/dt,以及采用合適的、有針對(duì)性的方案就顯得尤為重要,常見的EMI解決方案技術(shù)如下:

    1, 通過使用高柵極電阻(Rgon, Rgoff)來實(shí)現(xiàn)降低通過器件的電流變化率(dI/dt). 高的Rg會(huì)顯著增加開關(guān)損耗, 需要在效率和EMI平衡。

    2,通過使用門極漏極電容Cgd來降低器件Vds的電壓變化率(dv/dt), 高的Cgd同樣會(huì)增加開關(guān)損耗, 需要在效率和EMI平衡。

    3, 降低功率環(huán)路的雜散電感,最大限度縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度,降低?PCB布局的電感(如將柵極驅(qū)動(dòng)器放在盡可能靠近 MOSFET 的位置,并使用疊接式導(dǎo)線幾何形狀而不是并排(共平面)幾何形狀),也是改善EMI的有效方法,需要在最小間距和間隙安全規(guī)定平衡。

    4,使用新的封裝如貼片低引線電感(如圖一),封裝電感是決定切換時(shí)間的關(guān)鍵參數(shù),而切換時(shí)間與開關(guān)速度和EMI等密切相關(guān),需要在的封裝和熱性能平衡。

    5,新的數(shù)控技術(shù)(如頻率抖動(dòng), 軟開關(guān)技術(shù)等) 對(duì)低和高頻段的EMI有好處 。

    6,使用緩沖器(如RCD) 對(duì)Vds振蕩尖峰做吸收(如圖二),也能明顯改善Vds抖動(dòng)和EMI(如圖三所示測(cè)試結(jié)果),但是需要在效率和EMI平衡。相比于調(diào)節(jié)Rg,該方案相對(duì)高效。

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    結(jié)論: 以上是富昌電子與客戶工程師交流總結(jié)的EMI方案,供參考。 由于EMI的產(chǎn)生原因和機(jī)理不同,方案也不一樣,有時(shí)需要多種方案綜合評(píng)估。如需進(jìn)一步探討,請(qǐng)聯(lián)系富昌電子技術(shù)方案中心


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