[发明专利]一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法及其应用

权利要求书

1.一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法，其特征为：包括如下步骤：

步骤一：在u_gs达到阈值电压V_th前，考虑驱动电压上升延迟时间，列写驱动回路KVL方程和KCL方程，联立求解后得到此阶段u_gs表达式；

步骤二：按照IEC标准，当u_gs大小为10％的驱动正压V_GH时，时间t的值为开通延时的起点t_a；

步骤三：u_gs达到阈值电压V_th后，列写驱动回路KCL方程、KVL方程，将i_d与u_gs建模为线性关系，联立求解后得到此阶段u_gs表达式；

步骤四：利用饱和电流表达式修正i_d，求导得到电流变化率，根据主功率回路KVL方程，求得u_ds的表达式；

步骤五：按照IEC标准，当u_ds达到到90％的负载电压V_DD时，时间t的值为开通延时的终点t_b；

步骤六：求得t_b与t_a之间的差值，即为开通延时t_d(on)；

上述步骤一到六的计算过程，应用于碳化硅MOSFET开关暂态分析等效电路；该等效回路包括：Q₁器件为碳化硅MOSFET，R_g、L_g、L_d和L_s分别为驱动电阻、栅极寄生电感、漏极寄生电感和共源极寄生电感；C_gd、C_gs和C_ds分别为器件的栅漏极寄生电容、栅源极寄生电容和漏源极寄生电容；C_bus为母线电容；L_p为负载电感；SBD为肖特基二极管；V_DD为母线电压；栅压源输出高电平为V_GH、低电平为-V_EE的脉冲驱动电压U_G。u_gs表示Q₁的栅源电压，i_d表示Q₁的漏电流，u_ds表示Q₁的漏源电压；在此基础上，所述驱动回路结构为：依次连接的驱动电压源U_G，驱动电阻R_g，栅极寄生电感L_g，寄生电感L_g的另一端与Q₁的栅极相连，并且依次同栅源极寄生电容C_gs，共源极寄生电感L_s相连；所述主功率回路结构为：依次连接的Q₁的源极，共源极寄生电感L_s，肖特基二极管SBD，负载电感L_p，漏极寄生电感L_d和Q₁的源极。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET开通延时计算方法，其特征为：所述步骤一进一步包括如下内容：

从u_gs达到阈值电压V_th前，Q₁沟道未开启，栅压源给C_gd和C_gs充电。由于驱动电压的上升并非理想中的突变，从-V_EE线性上升至V_GH，须经过延迟时间c，因此，将驱动电压与时间建模为线性关系；列写权利要求1中的驱动回路KVL方程和KCL方程：

联立式(1)和式(2)可得：

其中以t₀为开始时刻，t₁为Q₁开始导通时刻，c为驱动电压上升延迟时间，τ₀＝R_g(C_gs+C_gd)，同时求得u_gs(t₁)＝V_th为步骤三的初始值。