Руководство по применению AN-14-0005: проектирование источника отрицательного смещения затвора SiC/IGBT-драйверов на базе регулятора NSR35001

При управлении карбид-кремниевыми транзисторами (SiC MOSFET) и мощными IGBT-модулями в тяговых инверторах и солнечных преобразователях подача отрицательного смещения на затвор в закрытом состоянии (обычно −3 В…−5 В для SiC и −8 В…−15 В для IGBT) необходима для предотвращения паразитного отпирания через ёмкость Миллера и ускорения выключения. Руководство по применению Novosense AN-14-0005 демонстрирует, как сформировать высокостабильную двуполярную шину питания драйвера (VDD2 / VEE2) от простого однообмоточного трансформатора с помощью специализированного регулятора NSR35001.

1. Недостатки простейшего стабилитрона (Zener Split-Rail)

Традиционный способ расщепления однополярного изолированного напряжения (например, 22 В с трансформатора драйвера NIRSP31x) на две шины (+18 В и −4 В) с помощью обычного стабилитрона и балластного резистора имеет существенные недостатки:

Высокое динамическое сопротивление стабилитрона приводит к плаванию напряжения затвора в зависимости от частоты переключения и скважности ШИМ.
Большой температурный дрейф напряжения стабилизации уводит положительное напряжение затвора SiC-транзистора, вызывая либо рост RDS(on), либо превышение допустимого VGS_max.

2. Схемотехника расщепления шин на базе регулятора NSR35001

Специализированный прецизионный регулятор Novosense NSR35001 заменяет стабилитрон активным контуром стабилизации с малым температурным дрейфом и высокой перегрузочной способностью по току:

При подаче суммарного изолированного напряжения V_TOTAL (например, 22 В для SiC или 24 В для IGBT) регулятор NSR35001 жёстко фиксирует потенциал искусственной средней точки истока/эмиттера силового ключа (GND2), удерживая с высокой точностью либо положительное плечо (+15 В / +18 В), либо отрицательное плечо смещения (−3,5 В / −4 В / −8 В).
Низкий собственный ток потребления позволяет минимизировать потери холостого хода при отсутствии импульсов ШИМ, а высокая скорость отклика подавляет просадку напряжения во время импульсов перезаряда входной ёмкости затвора C_iss.
В сочетании с изолированными драйверами NSI6611, NSI6602V или NSI6911F схема на NSR35001 обеспечивает паспортную точность уровней управления затвором во всём автомобильном диапазоне температур от −40 °C до +125 °C.