基于SiC MOSFET的永磁同步高速电机驱动平台研发

基于MOSFET的永磁同步电动机驱动电路设计永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种被广泛应用于工业和消费电子领域的高性能电机。

为了实现对PMSM的精确控制，需要设计一种高效的驱动电路。

基于MOSFET的驱动电路是目前常见的PMSM驱动方案之一首先，需要理解MOSFET的工作原理。

MOSFET是一种三端器件，分别为栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）。

通过控制栅极电压，可以调节MOSFET的导通和截止状态。

MOSFET在导通状态时能提供较低的导通电阻，从而能够实现高效的电机驱动。

设计基于MOSFET的PMSM驱动电路，首先需要将输入电源电压进行适当的转换和调节，以提供所需的直流电压。

通常，这可以通过使用整流和滤波电路来实现。

接下来，需要使用MOSFET来进行功率放大和开关控制。

为了实现对PMSM的正反转和调速控制，需要配备至少六个MOSFET，分别对应PMSM三相的A相、B相和C相。

这些MOSFET通常形成一个“桥”配置，通常称为功率电子桥。

在PMSM驱动过程中，需要根据电机的状态和所需的转速来控制MOSFET的开关状态。

为了精确控制，可以使用一种被称为PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）技术。

PWM技术通过控制每个MOSFET的开关时间比例来实现对电机的精确控制。

最后，为了保护电机和驱动电路免受故障和过流的损害，通常还需要添加过流保护电路和温度保护电路。

过流保护电路可通过监测电流并在超过阈值时切断电源来实现。

温度保护电路则可监测电机或驱动电路的温度，并在温度超过一定阈值时采取相应的保护措施，例如减小电流或关闭电源。

总之，基于MOSFET的永磁同步电动机驱动电路设计是一项复杂的工程，需要根据实际需求和电机参数进行详细的设计和计算。

正确设计的驱动电路能够确保电机的稳定运行和高性能工作。

第40卷第3期 2020年5月核电子学与探测技术Nuclear Electronics Detection TechnologyVol.40 No. 3May.2020大功率Si C M O S F E T驱动电路设计吴凯铭i2,高大庆1#，高杰\李明睿\申万增1(1.中国科学院近代物理研究所，兰州730000;2.中国科学院大学，北京100049)摘要•.为了使强流重离子加速器装置（H IAF)碳化硅功率开关器件SiC M O SFET工作在理想状态，设计了基于SIC1182K驱动芯片的SiC M O SFET驱动电路。

对该驱动电路的输出电压、响应时间、脉宽 连续可调性、稳定性和可靠性进行实验测试，测试结果表明：该驱动电路能够长时间、稳定可靠工作，满 足SiC M O SF E T的工作需求。

关键词：加速器电源；SIC1182K;SiC M O SFET;驱动电路中图分类号：T L56 文献标志码：A文章编号：0258 —0934(2020)3 —0412 —05强流重离子加速器装置（H IA F)[1’2]是“十 二五”国家重大科学工程项目。

硅功率器件是现阶段兰州加速器电源常用的开关器件，与传 统硅器件相比，第三代半导体开关器件SiC M O SFE T有着更加卓越的高温高压工作性能。

并且SiC M O S F E T上升下降时间短、通态损耗 小等特点[3]，决定了 SiC M O SF E T在达成更高 开关频率的同时，还兼备更小的功率损耗。

在 相同功率等级下，与硅器件开关电源相比，SiC M O SF E T开关电源能够凭借更高的开关频率，减小电路中电容电感体积，降低滤波成本，提高 功率密度。

器件材料的差异导致驱动电路不可 通用，驱动电路就成为SiC M O SFE T理想工作 所需解决的技术难点。

收稿日期：2020_03—02基金项目：国家自然科学基金项目（11805248)资助。

作者简介：吴凯铭（1995 —），男，福建南靖人，在读硕士生，攻读方向为加速器工程设计研究。

打破硅极限新型功率MOSFET设计及关键技术打破硅极限新型功率MOSFET设计及关键技术近年来，随着电子设备的快速发展和智能化水平的提高，功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）作为一种关键器件，扮演着越来越重要的角色。

然而，传统硅基功率MOSFET在面临功率密度和绝缘层厚度等方面的限制时，逐渐显露出其局限性。

为了满足越来越高的功率需求和高效能的要求，研究人员开始探索新型的功率MOSFET设计和关键技术，以打破硅极限。

一种被广泛研究的新型功率MOSFET是碳化硅（SiC）基功率MOSFET。

由于碳化硅具有高击穿场强、高导电性和高热容性等优异特性，使得碳化硅功率MOSFET具备了较高的开关频率和能耗效率。

此外，碳化硅功率MOSFET还能够操作在高温环境下，这在一些特殊的应用场景中具有重要意义。

然而，碳化硅功率MOSFET在设计和制造过程中仍然面临着一些挑战。

首先，碳化硅材料的生长和制备技术相对复杂，导致成本较高。

其次，碳化硅功率MOSFET对于CMP（化学机械抛光）等制程的要求较高，制造过程相对困难。

此外，由于碳化硅材料具有较高的反杂质吸收和较大的界面状态密度，使得电子迁移率降低和漏电流增加，从而影响了器件的性能。

为了克服上述挑战，研究人员提出了一些关键技术，以提升碳化硅功率MOSFET的性能。

首先，通过优化碳化硅材料的生长和制备工艺，可以降低材料的缺陷密度，提高材料的质量。

其次，采用先进的工艺技术，如高温退火和氧化物介质增强等方法，可以改善碳化硅材料与绝缘层之间的界面质量，减少界面态密度对器件性能的影响。

此外，提升源极掺杂和结构优化等技术也有助于减小漏电流并提高器件的电子迁移率。

除了碳化硅功率MOSFET，还有其他新型功率MOSFET的设计和关键技术值得关注。

例如，氮化镓（GaN）功率MOSFET具有高电子迁移率、高开关速度和高工作频率等优势。

研究人员通过优化氮化镓材料的晶体结构和生长技术，提高了GaN功率MOSFET的性能。

SICMOSFET驱动电路设计概述SICMOSFET驱动电路是针对硅碳化物场效应晶体管（SICMOSFET）的一种特殊驱动电路设计。

SICMOSFET是一种具有高工作温度、低导通电阻和高开关速度的功率器件，广泛应用于高温和高频率的电力和无线通信领域。

首先，SICMOSFET驱动电路设计需要考虑到SICMOSFET的电气特性。

由于SICMOSFET的开关速度较快，驱动电路需要能够提供足够的驱动电流和电压来满足其工作的高频率要求。

因此，驱动电路应该具备高电流和高电压的输出能力。

其次，SICMOSFET驱动电路设计需要考虑到它的工作温度范围。

SICMOSFET可以在高温环境下工作，因此驱动电路需要具备抗高温性能，以保证在高温条件下仍能正常工作。

接下来，SICMOSFET驱动电路设计需要考虑到电路的安全性和可靠性。

其中一个重要的考虑因素是电路的保护功能，以防止SICMOSFET由于电流或电压过载而受损。

此外，电路还应具备短路保护功能，以防止电路短路或过电流问题。

此外，SICMOSFET驱动电路设计还需要考虑到电路的效率和功耗。

在设计过程中，应尽量减小功耗，提高电路的效率，以提高整个系统的能源利用率。

最后，SICMOSFET驱动电路设计需要考虑到电路的尺寸和布局。

由于SICMOSFET通常用于功率应用，它需要具备较大的尺寸以承受高功率。

因此，驱动电路应该设计成紧凑且耐用的形式，以方便安装和使用。

综上所述，SICMOSFET驱动电路的设计要考虑到SICMOSFET的电气特性、工作温度范围、安全性和可靠性、效率和功耗、尺寸和布局等因素。

通过合理的设计，可以确保SICMOSFET在工作范围内发挥最佳的性能，从而满足各种高温和高频率的功率和通信应用需求。

水下大功率高速电机SiC MOSFET逆变器设计及对比翟　理, 汪　洋, 胡利民, 刘国海, 刘亚兵, 马恩林(中国船舶集团有限公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650101)摘要: 随着“深远海”及高机动性、隐蔽性应用目标的提出, 未来水下航行器动力系统需具备更高的转速、功率密度和效率。

文中针对传统Si基功率器件在水下高速大功率电机应用中, 由于开关性能限制, 存在电机换相周期内斩波次数不够, 给电机带来较大的转矩脉动和损耗的问题, 首先对功率器件损耗进行分析, 在PSpice中建立仿真模型, 对比了不同开关频率及温度下SiC金氧半场效晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)损耗, 并在Simulink中对比了不同开关频率下电机转矩脉动。

利用SiC功率器件开关频率高、开关损耗低等优点, 将SiC MOSFET应用于水下航行器大功率高速电机逆变器模块, 对软硬件进行设计, 并与IGBT逆变器进行效率对比, 同时分析了SiC MOSFET在高频下对电机转矩脉动的影响, 为SiC MOSFET在水下航行器中应用提供有益借鉴。

关键词: 水下航行器; SiC金氧半场效晶体管; 逆变器中图分类号: TJ630.32; U674.91 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2023)06-0966-10DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0016Design and Comparison of SiC MOSFET inverter for UnderwaterHigh-Power and High-Speed MotorZHAI Li,　WANG Yang,　HU Limin,　LIU Guohai,　LIU Yabing,　MA Enlin (Kunming Branch of the 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Kunming 650101, China)Abstract: The proposal of deep and high sea and the application target of high maneuverability and concealment means that the future power system of underwater vehicles should have higher speed, power density, and efficiency. In the application of underwater high-speed and high-power motors, traditional Si-based power devices face the limitation of switching performance, and there are insufficient chopping times in the commutation cycle of the motor, which brings large torque ripple and loss to the motor. Therefore, in this paper, the power device loss was analyzed first. A simulation model was established in PSpice to compare the loss of SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET) and insulated gate bipolar transistor(IGBT) at different switching frequencies and temperatures, and the motor torque ripple at different switching frequencies was compared in Simulink. The SiC power device had the advantages of high switching frequency and low switching loss, and then the SiC MOSFET was applied to the high-power and high-speed motor inverter module of underwater vehicles. The software and hardware of the inverter module were designed and compared with the IGBT inverter in terms of efficiency. At the same time, the influence of SiC MOSFET on the motor torque ripple at high frequency was analyzed, which provides a useful reference for SiC MOSFET application in underwater vehicles.Keywords: undersea vehicle; SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; inverter收稿日期: 2023-02-22; 修回日期: 2023-04-10.作者简介: 翟　理(1995-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为特种电机控制.第 31 卷第 6 期水下无人系统学报Vol.31 N o.6 2023 年 12 月JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2023[引用格式] 翟理, 汪洋, 胡利民, 等. 水下大功率高速电机SiC MOSFET逆变器设计及对比[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 966-975.0　引言水下航行器正朝着远航程、大潜深和低噪音的方向发展, 因此提升能量密度、拓宽航速范围和改善航行噪音等成为水下航行器动力推进技术的发展方向[1]。

基于碳化硅MOSFET的电机驱动系统效率提升一、碳化硅MOSFET在电机驱动系统中的应用随着电力电子技术的快速发展，电机驱动系统在工业、交通、家电等领域的应用越来越广泛。

为了提高系统的效率和性能，采用新型功率器件成为关键。

碳化硅（SiC）MOSFET 作为一种高性能的功率器件，因其优异的电气特性，被广泛应用于电机驱动系统中。

1.1 碳化硅MOSFET的特性碳化硅MOSFET具有高开关频率、低导通电阻、高耐压和高温稳定性等特性。

这些特性使得碳化硅MOSFET在电机驱动系统中能够实现更高的效率和更小的体积。

具体来说，碳化硅MOSFET的高开关频率可以减少开关损耗，低导通电阻可以降低导通损耗，高耐压可以提高系统的可靠性，高温稳定性则保证了器件在高温环境下的稳定工作。

1.2 电机驱动系统的基本组成电机驱动系统主要由控制单元、功率转换单元和电机三部分组成。

控制单元负责发出控制指令，功率转换单元负责将电能转换为适合电机运行的形式，电机则是系统的动力输出部分。

在这些部分中，功率转换单元是系统效率的关键，而碳化硅MOSFET则是功率转换单元的核心器件。

1.3 碳化硅MOSFET在电机驱动系统中的应用优势碳化硅MOSFET在电机驱动系统中的应用可以带来多方面的优势。

首先，由于其高开关频率，可以设计更小的滤波器和电感器，从而减小系统的体积和重量。

其次，低导通电阻可以减少能量损耗，提高系统的效率。

此外，高耐压和高温稳定性也使得系统更加可靠和稳定。

最后，碳化硅MOSFET 的快速开关特性还可以减少电磁干扰，提高系统的电磁兼容性。

二、基于碳化硅MOSFET的电机驱动系统效率提升策略为了进一步提升基于碳化硅MOSFET的电机驱动系统的效率，需要采取一系列的策略和措施。

2.1 优化控制策略优化控制策略是提升系统效率的重要手段。

通过采用先进的控制算法，如矢量控制、直接转矩控制等，可以更精确地控制电机的运行状态，减少能量损耗。

此外，还可以通过实时监测电机的运行状态，动态调整控制策略，以适应不同的负载和运行条件。

一、SIC-MOSFET 的基本概念和特点1. 引言：介绍SIC-MOSFET的基本概念和特点2. SIC-MOSFET的结构和工作原理3. SIC-MOSFET的优点和特性二、SIC-MOSFET 在新能源领域的应用1. SIC-MOSFET在光伏逆变器中的应用2. SIC-MOSFET在风能转换系统中的应用3. SIC-MOSFET在电动车充放电系统中的应用三、SIC-MOSFET 在工业控制领域的应用1. SIC-MOSFET在电力变频调速系统中的应用2. SIC-MOSFET在工业电炉控制系统中的应用3. SIC-MOSFET在工业自动化生产线中的应用四、SIC-MOSFET 在电力电子领域的应用1. SIC-MOSFET在高压直流输电系统中的应用2. SIC-MOSFET在不间断电源系统中的应用3. SIC-MOSFET在电网稳定控制系统中的应用五、SIC-MOSFET 的市场现状和未来发展趋势1. SIC-MOSFET的市场现状及发展前景2. SIC-MOSFET在新兴领域的应用前景展望3. SIC-MOSFET技术的持续创新和发展方向六、结语以上是文章的基本结构，你可以在此基础上添加详细的内容，例如SIC-MOSFET的历史发展、技术参数、特殊应用场景等，以便使文章更加充实和详尽。

SIC-MOSFET（硅碳化物金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种新型的功率半导体器件，具有高温、高频、高功率特性，广泛应用于新能源、工业控制和电力电子等领域。

本文将着重介绍SIC-MOSFET的基本概念和特点，以及在各个领域的具体应用。

一、SIC-MOSFET 的基本概念和特点1. 引言SIC-MOSFET是一种基于碳化硅（SiC）材料制备的金属氧化物半导体场效应晶体管，相比传统的硅（Si）MOSFET具有更好的性能指标和工作特性。

2. SIC-MOSFET的结构和工作原理SIC-MOSFET的结构包括栅极、漏极和源极，其中栅极通过栅极氧化层与碳化硅表面隔离，漏极和源极在碳化硅基底上形成P-N结。

SIC MOSFET 驱动电路设计概述一、SIC MOSFET的特性1、导通电阻随温度变化率较小，高温情况下导通阻抗很低，能在恶劣的环境下很好的工作。

2、随着门极电压的升高，导通电阻越小，表现更接近于压控电阻。

3、开通需要门极电荷较小，总体驱动功率较低，其体二极管Vf较高，但反向恢复性很好，可以降低开通损耗。

4、具有更小的结电容，关断速度较快，关断损耗更小。

5、开关损耗小，可以进行高频开关动作，使得滤波器等无源器件小型化，提高功率密度。

6、开通电压高于高于SI器件，推荐使用Vgs为18V或者20V，虽然开启电压只有2．7V，但只有驱动电压达到18V～20V时才能完全开通。

7、误触发耐性稍差，需要有源钳位电路或者施加负电压防止其误触发。

图1 ST公司SIC MOSFET参数图2 ST公司IGBT参数二、SIC MOSFET对驱动的要求1、触发脉冲有比较快的上升速度和下降速度，脉冲前沿和后沿要陡。

2、驱动回路的阻抗不能太大，开通时快速对栅极电容充电，关断时栅极电容能够快速放电。

3、驱动电路能够提供足够大的驱动电流4、驱动电路能够提供足够大的驱动电压，减小SIC MOSFET的导通损耗。

5、驱动电路采用负压关断，防止误导通，增强其抗干扰能力。

6、驱动电路整个驱动回路寄生电感要小，驱动电路尽量靠近功率管。

7、驱动电路峰值电流Imax要更大，减小米勒平台的持续时间，提高开关速度。

三、SIC MOSFET驱动电路设计对于有IGBT驱动电路设计经验的工程师来说，SIC MOSFET驱动电路的设计与IGBT驱动电路的设计类似，可以在原来的驱动电路上进行修改参数进行设计。

驱动电源的设计SIC MOSFET电源的设计，根据其特性，需要有负压关断和相比SI MOSFET较高的驱动电压，一般设计电源为－6V～＋22V，根据不同厂家的不同Datasheet大家选择合适的电源正负电压的设计，这里只给出一个笼统的设计范围。

可以将IGBT模块驱动电源进行稍微修改使用在这里，比如，特斯拉在分立IGBT和SIC IGBT上都是用反激电源，具体电路参考历史文章中对特斯拉Model S 与Model 3的硬件对比分析中，也可以使用电源模块，比如国内做的比较好的金升阳的电源模块，可以降低设计难度，但成本也会相应的升高。

THE WORLD OF INVERTERS《变频器世界》June,2020宇通客车与斯达半导体合作开发基于Sic技术的商用车电机控制器系统解决方案客车行业规模领先的宇通客车宣布，其新能源技术团队正在采用斯达半导体和CREE合作开发的1200V SiC功率模块，开发业界领先的高效率电机控制系统，各方共同推进SiC逆变器在新能源大巴领域的商业化应用。

宇通零部件电子部件事业部总经理魏伟表示：“斯达和CREE在SiC方面的努力和创新，与宇通电机控制器高端化的产品发展路线不谋而合，同时也践行了宇通“为美好出行”的发展理念，相信三方在SiC方面的合作一定会硕果累累！”斯达半导体CEO沈华先生指出：“斯达从2008年进入新能源汽车领域，至今已经12年，12年来得到了国内外新能源汽车客户的认可，很荣幸成为宇通客车电控系统的功率模块供应商，我们将持续为客户带来更有优势的产品，不断提升自己的竞争力。

”斯达作为国内IGBT行业的领导者，中国车用功率器件的主要供应商，提供基于Si芯片和SiC芯片的功率模块,丰富的产品线给客户带来更多的选择，并于2017年启用了上海车用模块生产基地，给客户更好的产能和质量保障。

CREE汽车业务亚太区域销售总监邹聪先生指出：“CREE专注于通过碳化硅技术创新提供最一流的新能源解决方案，我们非常欣喜地看到CREE第三代MOSFET被宇通应用于新能源客车的核心电控系统中，并带来技术突破。

”CREE致力于引领功率半导体从Si 向SiC的全球转型，并于2019年宣布SiC产能扩大计划，计划在美国北卡罗莱纳州达勒姆建设超级材料工厂，以及在美国纽约州建设全球最大SiC器件制造工厂。

科锐Wolfspeed事业部提供基于SiC和GaN的功率与射频的丰富解决方案。

臻驱科技与罗姆成立碳化硅技术联合实验室中国新能源汽车电驱动领域高科技公司臻驱科技（上海）有限公司（以下简称"臻驱科技”）与全球知名半导体厂商ROHM Co.,Ltd.（以下简称"罗姆”）宣布在中国（上海）自由贸易区试验区临港新片区成立“碳化硅技术联合实验室"，并于2020年6月9日举行了揭牌仪式。

8 2022.3电子产品世界技术专题电机控制otor Controll先进的电机驱动解决方案，加速高效电机 系统创新顾伟俊 （罗姆半导体（上海）有限公司技术中心 高级经理）随着碳中和和碳达峰问题越来越重要，作为耗电大户的电机控制系统对能效的要求越来越高，电机控制系统的设计以及相关的半导体器件提出了全新的要求。

为了进一步降低电机的功耗，罗姆在坚持不懈地开发效率更高、功率更低的功率元器件以及驱动器技术。

输出功率是电机系统最重要的指标之一，输入输出功率比则是代表了电机的工作效率，如何充分的提升工业电机系统的能源转换效率需要充分的提升电机的输出功率，采用先进的功率器件能够直观的提升系统的效率。

作为第三代半导体代表性技术，SiC 材料的功率器件具有高耐压大功率等特点，非常适合追求更高的频率和更高效率的系统，罗姆作为研究SiC 材料最早的厂商之一，不仅能提供以功率插件封装、表面贴片封装等多种规格的高性能SiC MOSFET 和SiC SBD （肖特基势垒二极管）等产品，而且可以提供内置多单元高电压、大电流功率元器件的高性能SiC 模块，即使频率不断提高也能维持整个系统的高效率，从而加快客户面向工业设备电机的创新。

除了以SiC 为中心的功率器件产品，在驱动器技术上，罗姆利用自动进角调整等功能，在低速旋转到高速旋转的大范围转速区域内，不断地追求高效率、低功耗。

拥有从有刷直流电机驱动器到单相无刷直流电机驱动器、三相无刷直流电机驱动器和步进电机驱动器等丰富的产品阵容。

此外，还有如IPM （智能功率模块）、输出级功率MOSFET 、电流检测分流电阻等周边器件，助力电机控制系统设计。

在工业电机领域，借助自身元器件在高效和高可靠性的优势，罗姆将功率器件，电源系统以及传感控制三大应用方面适合的产品组成解决方案，希望能够帮助客户借助罗姆的技术更快速高效地开发先进的电机系统，从而更好地服务于不断变革的工业自动化产业。

具体包括：三相AC400 V 输入工业用逆变器驱动方案、三相AC100~240 V 输入工业用AC 伺服系统、AC100~240 V 、DC24V ~48 V 非绝缘电机驱动系统方案。

串联碳化硅MOSFET建模及驱动技术研究碳化硅（SiC）材料具有优异的电子特性，使得碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）成为高性能功率器件的理想选择之一、本文将探讨碳化硅MOSFET的建模及驱动技术。

首先，建模是对碳化硅MOSFET进行电路仿真和性能评估的基础。

由于碳化硅MOSFET具有低通道电阻和高击穿电压等特点，传统的硅MOSFET模型无法准确描述其性能。

因此，建立合适的碳化硅MOSFET模型对于设计优化器件和电路至关重要。

碳化硅MOSFET的建模可以从物理角度出发，使用物理模型进行仿真。

常用的物理模型有Spice模型、Drift-Diffusion模型和Monte Carlo模型等。

其中，Spice模型是最常用的模型之一，它基于电流控制模型，包括电流源、电容元件和电压源等。

通过调整模型参数，可以准确模拟碳化硅MOSFET的静态和动态特性。

其次，驱动技术对于实现碳化硅MOSFET的性能优化和工作稳定性非常重要。

由于碳化硅MOSFET的高门电容和低电阻，传统的驱动技术无法充分发挥其性能。

因此，需要针对碳化硅MOSFET的特点设计新的驱动技术。

一种常用的碳化硅MOSFET驱动技术是增强型驱动技术。

该技术利用高压门极驱动电路来降低开关过程中的开关损耗。

通过增强驱动电路的电压和电流能力，可以更快地响应碳化硅MOSFET的开关需求，从而提高器件的开关速度和效率。

另一种常用的驱动技术是零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）技术。

这种技术通过合理设计驱动电路的谐振电路，实现在驱动信号切换过程中将电流和电压减小到零的目标。

这样可以降低开关过程中的开关损耗和电压波动，提高碳化硅MOSFET的工作效率和可靠性。

此外，还有其他驱动技术如非对称驱动、增强电流驱动和自适应驱动技术等，这些技术都可以根据具体的应用场景选择。

综上所述，碳化硅MOSFET的建模及驱动技术是实现高性能功率器件的关键。

科学准确的建模工作可以提供可靠的器件性能预测，而先进的驱动技术可以进一步优化器件的工作性能。

Sic Mosfet功率模块的用途1. 介绍Sic Mosfet功率模块Sic Mosfet功率模块是一种基于碳化硅（SiC）技术的高性能功率半导体模块，具有低损耗、高频率等优点，逐渐成为电力电子领域中的重要组件。

它可以广泛应用于电动汽车、太阳能逆变器、工业变频器、电力电子设备等领域，为这些领域提供高效、可靠的电力控制和转换解决方案。

2. 电动汽车随着电动汽车的快速普及，对于高性能、高效率的功率半导体模块需求不断增加。

Sic Mosfet功率模块在电动汽车的电力系统中具有重要作用，可以用于电机驱动器、充电桩和直流-直流变换器等部件，帮助提高电动汽车的性能和续航里程。

3. 太阳能逆变器在太阳能发电系统中，逆变器起着将直流电转换为交流电的关键作用。

Sic Mosfet功率模块的高频率特性和低损耗特点使其成为太阳能逆变器的理想选择。

它能够提高系统的能量转换效率，减少能源损耗，同时具有更长的使用寿命和稳定的性能。

4. 工业变频器工业变频器作为工业生产中的重要设备，需要具有稳定可靠的功率半导体模块。

Sic Mosfet功率模块在工业变频器中应用广泛，可以为电机控制和功率转换提供高效、精确的解决方案。

可广泛应用于风电、水泵、风机、压缩机和输电设备等领域，提高能源利用率和生产效率。

5. 电力电子设备除了以上提到的领域，Sic Mosfet功率模块还可以应用于电网、电力传输和分配系统、航空航天等领域的电力电子设备中。

其优秀的性能特点和可靠性能够满足复杂的电力控制需求，为各种电力系统提供稳定可靠的电力转换和控制解决方案。

6. 结语Sic Mosfet功率模块是一种具有广泛用途的高性能功率半导体模块，其在电动汽车、太阳能逆变器、工业变频器、电力电子设备等领域的应用，对于提高能源利用率、降低能耗、改善环境等方面具有重要意义。

随着技术的进步和应用场景的不断拓展，Sic Mosfet功率模块必将在未来的电力电子领域中发挥更加重要的作用。

sic mosfet 峰值驱动电流SIC MOSFET（Silicon Carbide Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种基于碳化硅的金属氧化物半导体场效应晶体管。

它具有许多优点，如高电压能力、低导通电阻、高开关速度和高温稳定性，因此在高功率和高温应用中得到广泛应用。

峰值驱动电流是指在MOSFET开关过程中，为了确保快速开关和关闭，需要提供给门极驱动电路的最大电流。

峰值驱动电流的大小对MOSFET的开关速度和效率有重要影响。

SIC MOSFET相比传统的硅MOSFET，由于其高电压和高温能力，通常需要更大的峰值驱动电流来确保快速开关。

这是因为碳化硅材料的导电性较差，需要更多的电流来驱动电荷在通道中的移动。

峰值驱动电流的大小取决于多个因素，包括MOSFET的结构、工作电压和温度。

一般来说，较高的结构尺寸和工作电压会导致更大的峰值驱动电流需求。

此外，高温环境下，SIC MOSFET的导电性会降低，因此需要更大的峰值驱动电流来保持快速开关。

为了满足SIC MOSFET的峰值驱动电流需求，通常需要使用专门设计的驱动电路。

这些驱动电路通常采用高速开关器件和电流放大器来提供所需的电流。

此外，还需要注意驱动电路的设计，以确保峰值驱动电流的准确性和稳定性，以避免对MOSFET的损坏或性能下降。

总之，SIC MOSFET的峰值驱动电流是确保其快速开关和关闭的关键因素。

它的大小取决于MOSFET的结构、工作电压和温度。

为了满足峰值驱动电流需求，需要使用专门设计的驱动电路，并注意驱动电路的设计以保证准确性和稳定性。

电气传动2021年第51卷第16期摘要：针对碳化硅金属氧化物半导体场效应管（SiC MOSFET ）开关过程中存在的电流、电压过冲和振荡问题，首先对SiC MOSFET 的开关过程进行详细分析，得出电流、电压过冲和震荡的产生机理，然后根据影响过冲和振荡的关键因素，分别提出了电流注入型、变电压型和变电阻型有源驱动电路，并通过LTspice 仿真软件验证了所提有源驱动电路的有效性，最后搭建实验平台对所提变电压型有源驱动电路进行实验验证。

实验结果表明，所提变电压型有源驱动电路能够在牺牲较小开关损耗的条件下，有效抑制SiC MOSFET 开关过程中的电流、电压过冲和振荡。

关键词：碳化硅金属氧化物半导体场效应管（SiC MOSFET ）；有源驱动电路；LTspice 仿真软件；过冲；振荡中图分类号：TM13文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21692Research on Active Gate Driver for Improving SiC MOSFET Switching CharacteristicsLU Yi ，LI Xianyun ，WANG Shuzheng ，HE Hongtian ，ZHOU Zihan（School of Electric Power Engineering ，Nanjing Institute of Technology ，Nanjing 211167，Jiangsu ，China ）Abstract:Aiming on the problems of current and voltage overshoot and oscillation during the silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor （SiC MOSFET ）switching process ，the generation mechanism of current and voltage overshoot and oscillation was obtained firstly based on the analysis of the SiC MOSFET switching process.Then ，the current-injected ，variable-voltage and variable-resistance active gate drivers were proposed according to the key factors affecting the overshoot and oscillation ，and the effectiveness of the proposed active gate drivers was verified by LTspice simulation software.Finally ，an experimental platform was set up for experimental verification of the proposed variable-voltage active gate driver.The experimental results show that the proposed variable-voltage active gate driver can effectively suppress the current and voltage overshoot and oscillation during the SiC MOSFET switching process at the expense of small switching losses.Key words:silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor （SiC MOSFET ）;active gate driver;LTspice simulation software;overshoot;oscillation改善SiC MOSFET 开关特性的有源驱动电路研究卢乙，李先允，王书征，何鸿天，周子涵（南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167）基金项目：江苏省重点研发计划项目（BE2018130）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（SJCX19_0530）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（SJCX19_0532）作者简介：卢乙（1994—），男，硕士，Email ：8807117@通讯作者：李先允（1960—），男，博士，教授，Email ：alixy6412@经过几十年的发展，硅（silicon ，Si ）功率器件已经达到其理论极限，无法满足日益增长的电力电子应用需要，与Si 功率器件相比，碳化硅（sili⁃con carbide ，SiC ）功率器件具有更高的击穿电场强度、更高的工作温度和更高的工作频率。

基于SiC MOSFET的永磁同步高速电机驱动平台研发随着电动汽车的飞速发展,电动汽车驱动系统向着高速、高效、高压、高功率密度方向发展。

由于国内电动汽车驱动主要使用永磁同步高速电机,电动汽车驱动的发展,一方面推动永磁同步电机的发展,另一方面也对电机驱动有了更高的要求。

随着电动汽车驱动系统效率、功率密度、母线电压、驱动电机转速的提高,对电机驱动的开关损耗、开关频率、耐高温工作能力、电压应力有了更高的要求,目前大多电机驱动器使用的主流的Si IGBT功率器件,已越来越难以满足需求。

而新型宽禁带半导体碳化硅功率器件具有开关速度快、开关损耗低、导通损耗低、阻断电压高、耐高温等优势,在永磁同步高速电机应用上有无可替代的优势。

随着碳化硅材料制造工艺的进步与发展,碳化硅功率器件的电气性能在不断优化,所以碳化硅功率器件在永磁同步高速电机驱动的应用方面的研究有了较强的实际应用价值。

碳化硅功率器件在电气性能上具有许多优势,但是其应用在电机驱动上仍然存在许多问题要解决。

本文分析了SiC MOSFET应用于高速电机驱动上的三个常见问题,一是开关速度的提高,换流回路寄生电感会带来漏源电压过冲与振荡等问题,文章通过主电路换流回路建模分析漏源电压振荡产生原因,提出漏源电压过冲与振荡的抑制方法并通过实验验证了抑制方案的可行性;二是控制闭环刷新频率的提高,对控制平台与控制算法要求提高,文章通过硬件升级与程序改进两个方面来提高控制频率;第三个也是最主要的问题,SiC MOSFET应用时的容易产生桥臂串扰与栅源电压振荡。

与传统的Si IGBT不同,SiC MOSFET功率器件由于开关速度大幅提升,开关瞬间漏源间会产生很高的电压变化率,从而使桥臂串扰与栅源电压振荡问题凸显出来。

本文首先分阶段描述了串扰与栅源电压振荡产生的过程。

其次通过建模,在频域分析串扰与栅源电压振荡产生的原因。

然后提出了一种基于推挽式电容辅助电路(push-pull capacitance based auxiliary circuit,PPCAC)的抑制桥臂串扰与栅源电压振荡的门极驱动方案,通过分阶段分析PPCAC门极驱动方案工作过程。

基于SiC MOSFET的高速永磁同步电机驱动系统
周力;周龙;王欣;谢成龙;安群涛
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2022(55)8
【摘要】碳化硅(SiC)材料新一代宽禁带(WBG)功率器件具有阻断电压高、通态电阻低、开关损耗小、耐高温等优异的性能,在电机驱动系统中具有广泛的应用潜力。

本文将SiC MOSFET应用于燃油泵高速永磁同步电机系统中,降低系统散热体积,提高功率密度。

为提高电流环动态响应,通过优化电流采样时刻对电流环进行了改进,
实验结果表明系统获得了良好的性能,并扩宽了电流环带宽。

【总页数】4页(P55-58)
【作者】周力;周龙;王欣;谢成龙;安群涛
【作者单位】中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司;哈尔滨工业大学电气
工程及自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM355;TM351;TM341;TP273
【相关文献】
1.高速数字信号处理器控制的电主轴永磁同步电机交流伺服驱动系统
2.基于SiC-MOSFET的永磁同步电机电流环带宽扩展
3.基于F28335的SiC MOSFET驱动系统设计
4.电动车用永磁同步电机MOSFET驱动硬件系统设计
5.基于本体追踪的永磁同步电机驱动系统开路故障诊断方法
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。