SiC MOSFET의 브릿지 구성

「SiC MOSFET : 브릿지 구성에서의 게이트 – 소스 전압 동작」을 고찰함에 있어서, 그 전제가 되는 브릿지 구성과 동작에 대해 먼저 설명하겠습니다.

SiC MOSFET의 브릿지 구성

하기의 회로도는 MOSFET를 브릿지 구성으로 사용하는 가장 간단한 동기 방식 boost 회로입니다. 이 회로에 사용되는 SiC MOSFET의 High-side (HS)와 Low-side (LS)는 교대로 ON되며, HS와 LS가 동시에 ON되는 것을 방지하기 위해 HS와 LS가 동시에 OFF되는 데드 타임이 설정되어 있습니다. 하기 오른쪽 파형이 해당 게이트 신호 (V_G)의 타이밍을 나타낸 것입니다.

이 회로에서의 HS MOSFET 및 LS MOSFET의 드레인 – 소스 전압 (V_DS)과 드레인 전류 (I_D)의 파형의 개략도는 하기와 같습니다. 이 파형은 인덕터 L의 전류가 연속 동작이 되는, 즉 하드 스위칭 상태를 전제로 한 파형입니다.

가로축은 시간을 나타내며, 시간 영역 Tk (k=1~8)의 정의는 각각 하기와 같습니다.

• T1 : LS=ON되어 MOSFET의 전류가 변화하는 구간
• T2 : LS=ON되어 MOSFET의 전압이 변화하는 구간
• T3 : LS=ON되는 구간
• T4 : LS=OFF되어 MOSFET의 전압이 변화하는 구간
• T5 : LS=OFF되어 MOSFET의 전류가 변화하는 구간
• T4~T6 : HS=ON될 때까지의 데드 타임 구간
• T7 : HS=ON되는 구간 (동기정류 구간)
• T8 : HS=OFF되고 LS가 ON될 때까지의 데드 타임 구간

다음 편부터는 이러한 내용을 전제로하여 설명할 예정이므로, 이 브릿지 회로의 동작과 전압 · 전류의 파형을 잘 이해해 두는 것이 좋습니다.