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SiC仿真攻略手册——详解物理和可扩展仿真模型功能!

2024-2-29 11:01| 发布者: 闪电| 查看: 8| 评论: 0

摘要: 过去,仿真的基础是行为和具有基本结构的模型。这些模型使用的公式我们在学校都学过,它们主要适用于简单集成电路技术中使用的器件。但是,当涉及到功率器件时,这些简单的模型通常无法预测与为优化器件所做的改变相 ...



同样,在关断期间,几乎所有电流都流入阈值电压最低的SiC MOSFET(参见图14)。


我们还可以看到,阈值电压最高的SiC MOSFET的电流首先开始下降,然后阈值电压居中的SiC MOSFET的电流也开始下降。但是,在两个SiC MOSFET完全关断之前,三栅极网络中的谐振会使这两个SiC MOSFET的导通变差,因为它们的整体栅极-源极电压会略有增加。它们在开关节点电压负斜率期间再次导通,但仅占总电流的一小部分。

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图14. 关断序列放大

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图15. 内部与外部栅极-源极电压关断序列局部放大


同样,如果我们对内部和外部栅极-源极电压之间的差异进行分析,将获得图15中的结果。可以看到在外部栅极-源极电压中存在栅极网络振荡。当开关节点电压为负斜率时,外部栅极-源极电压也会出现明显的尖峰。在图14中,在71.2 μs处的共用驱动电压上也可以看到这个尖峰。


我们可以对漏极-源极电压与漏极电流的乘积进行积分,根据积分周期(导通、关断和导通时间)获得开关损耗能量或导通损耗功率。我们还可以计算同一乘积在一个开关周期内的平均值,以获得每个SiC MOSFET的总损耗。

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图16. 每个SiC MOSFET的总功率损耗


正如预期和图16所示,阈值电压最低的Si CMOSFET的总损耗最大。


进一步观察可知,最低阈值SiC MOSFET的损耗略低于100W。阈值电压居中的器件损耗介于38W和39W之间,而最高阈值SiC MOSFET损耗则为36W至37W。


当我们使用迟滞控制或自振荡反馈时,开关频率不是很稳定。这会导致每个周期的一些仿真和计算误差。仿真精度和随机变化的仿真时间步长也会引起误差——转化为曲线上的某些噪声。

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图17. 每个SiC MOSFET的导通、关断和导通损耗能量


每个开关周期内的导通损耗(参见图17)与每个SiC MOSFET中的导通电流保持一致。这并不令人意外。


对于导通能量,最低阈值SiC MOSFET的平均导通能量为400μJ,与其他两个的250μJ相比,几乎翻倍。


在阈值电压最低的SiC MOSFET中,关断能量要高出很多,超过550μJ。阈值电压居中的SiC MOSFET具有120μJ的关断能量,而阈值电压最高的SiC MOSFET的关断能量仅为90μJ。其中一个MOSFET与其他MOSFET的差异达到五倍。

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