R课堂 | PFC电路：栅极电阻的更改

关键要点

・增加开关元件的栅极电阻会抑制噪声，但与之存在权衡关系的效率会降低，因此很好地权衡栅极电阻值的设置是非常重要的。

・将开关器件的损耗抑制在规定值以下时，其最大栅极电阻RG可以通过仿真来确认。

PFC电路：栅极电阻的更改

在实际的电路设计工作中，降噪是的一项重大课题，通常，可以通过提高开关器件的栅极电阻来抑制噪声，但其代价是效率降低（损耗增加），因此很好地权衡栅极电阻值的设置是非常重要的。在本文中，我们来探讨当将开关器件的损耗抑制在规定值以下时，最大栅极电阻RG的情况。另外，由于噪声需要实际装机评估，所以在这里省略噪声相关的探讨。

电路示例

该电路以Power Device Solution Circuit/AC-DC PFC的一览表中的仿真电路“A-5. PFC CCM 2-PhaseVin=200V Iin=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。

在本示例中，我们将通过仿真来探讨将图1所示的低边开关器件SiC MOSFETSCT2450KE的损耗抑制在5W以下时，作为噪声对策可以将栅极电阻RG提高到多高。

图1：PFC仿真电路“A-5. PFC CCM 2-Phase Vin=200V Iin=5A”

栅极电阻与损耗的关系

如“PFC电路：探讨适当的栅极驱动电压”中图10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11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。

SiC MOSFET导通时的损耗、漏极电流ID、漏-源电压VDS和栅极电压VGS之间的关系见右侧图2。发生该开关损耗的期间t1和t2可以用下列左侧公式来表示：

图2：导通损耗与ID、VDS、VGS的关系

通过这两个公式可以看出，开关损耗发生的时间t1、t2与RG成正比。
另外，此时ID和VDS的变化几乎呈线性，所以可以认为损耗也与RG成正比。

栅极电阻调整

图3表示使RG变化时SiC MOSFET的损耗仿真结果。为避免过于复杂，我们使Source用的电阻值和Sink用的电阻值以相同的倍率变化。

图3：改变RG值时的SiC MOSFET损耗仿真结果

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