R课堂 | PFC电路：探讨适当的栅极驱动电压

关键要点

・相对于VGS的变化，开关器件SiC MOSFET的Ron波动很大，因此栅极驱动电压VGS的设置很重要。

・在考虑SiC MOSFET的栅极驱动电压VGS时，需要在效率和安全之间做好权衡。

PFC电路：探讨适当的栅极驱动电压

在本文中，我们将探讨对于用作PFC电路开关器件的SiC MOSFET而言，如何确定其适当的栅极驱动电压VGS值。

电路示例

电路我们以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC一览表中的仿真电路A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin＝200V Iin＝2.5A为例（参考图1）。关于更详细的电路图，还可以通过这里查看。

在该示例中，我们通过仿真来确认驱动图1所示的低边开关器件SiC MOSFET SCT2450KE的适当VGS值。

图1：PFC仿真电路“A-2. PFC BCM Diode-Bridge-Less Vin＝200V Iin＝2.5A”

导通电阻与栅极驱动电压之间的关系

如图2所示，在导通状态下，传统Si（硅）MOSFET的导通电阻Ron相对于VGS几乎恒定。相比之下，SiC MOSFET的Ron相对于VGS变化很大（如图3所示），因此VGS值的设置比Si MOSFET更重要。也就是说，如果SiC MOSFET的VGS值过低，就会导致导通损耗增加，效率变差。反之，如果为追求高效率而将VGS设置得过高，则结果可能会超出额定值，因此设置适当的VGS值是非常重要的。

图2：Si-MOSFET中

Ron与VGS的关系

图3：SiC-MOSFET中

Ron与VGS的关系

关于适当的栅极驱动电压的探讨

图4是对改变图9的PFC电路中SiC MOSFET的VGS值时的效率进行仿真后的结果。

图4：改变SiC MOSFET的VGS时的效率仿真结果

当VGS在14V以下时，效率会随着Ron的上升而急剧下降。温度越低这种现象越明显，而且由于在该范围内器件损坏的可能性增加，因而不能在该范围使用。反之，VGS越大，效率越好，但不能超过额定值（VGS=22V）使用。综上所述，根据仿真结果，权衡考虑效率和安全性后，可以认为在VGS=18V左右使用是比较合适的。实际上，ROHM的SiC MOSFET通常推荐在VGS=18V左右使用。

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