摘要：
随着电力电子技术的发展，对于功率器件的要求也越来越高。为了更好的满足大功率应用场合的要求，需要多SiC MOSFET进行并联，目前并联应用的方案在电机控制、逆变器等电力电子系统中的应用前景十分广泛。但是，由于SiC MOSFET的静态因数和动态因素会直接影响到并联SiC MOSFET的均流特性，从而造成单个器件承受过大的电流应力而损坏。因此，对于SiC MOSFET均流特性的研究是非常有必要的。本文通过对SiC MOSFET电路模型进行研究，给出了一种将两个功率支路共同接入同一共用磁芯的耦合线图进行主动均流的方法，并对主要功率器件的设计方法进行了研究。
1、引言
近年来，随着SiC MOSFET器件的可靠性不断提高，加上自身成本的逐渐降低，使得SiC MOSFET在中小功率的应用场合越来越广泛。由于SiC MOSFET较传统的硅基器件具有更高开关频率、适应高温场合等显著特点，可以使电力电子设备实现更高的功率密度。但是，由于生产成本、制造工艺等因素的限制，导致单个SiC MOSFET的通流能力有限，其单个容量依然无法满足大容量电力电子设备，因此只能通过对SiC MOSFET并联的方式进行扩容，来满足大功率场合的需求。由于并联器件在主功率回路中参数的不一致性，不可避免的会出现各个支路电流不均衡的问题。电流的不均衡问题主要分为静态电流和动态电流的不均衡。这种电流的不均衡将对SiC MOSFET模块带来不容忽视的危害，主要体现在并联模块损耗差异性、模块电流和电压应力的差异性以及开关速度的差异性，这种差异会导致单个器件长时间处于损耗、应力过大而损坏，进而对其他并联的器件以及整个系统带来危害。
2、并联模块的不均流因素分析
目前，国内对SiC MOSFET并联不均流的原因展开了广泛的研究，其主要包括模块本身参数设计、主功率回路寄生参数、不同应用场合的温度变化等对并联模块电流不均流的影响，表1从模块并联不均流的静态因素及动态因素进行了列举。
3、SiC MOSFET并联均流设计方法
3.1均流电路特性分析
在功率回路中，寄生电感可分为3大类：开关环路杂散电感、共源极杂散电感和栅极回路杂散电感。寄生电容主要包括CGs栅源极间寄生电容、CaD漏栅极间寄生电容、Cps漏源极间寄生电容。在理想情况下，不考虑上述电路寄生参数及各种因素对并联均流模块的影响，在两个并联的SiC MOSFET主功率回路中串入一个耦合电感，当两个支路的电流同时流入耦合电感时，电感线圈会产生大小相等，方向相反的磁通量，从而电感总的磁通量为零，对电流不起作用。在实际应用的环境中，由于功率回路中各种寄生参数以及器件分散性、温度等的影响，两个支路的电流会有所偏差，则通过电感时会在磁芯中产生磁通，从而会在线圈上产生感应电动势。根据法拉第电磁感应定律可知，由于电流偏差所产生的感应电动势会驱使不平衡电流为零，从而能够实现两个支路的电流均流。
3.2均流电路的设计
通过以上分析可知，在SiC MOSFET并联主功率回路中加入耦合电感可有效的抑制不均流现象，具体电路如图1所示。
通过上式可以看出，磁芯的材质、线圈匝数、磁芯的大小都对支路电流的均衡度有影响
4、结束语
总之，由于SiC材料的特性，相比于传统的硅衬底MOSFET及IGBT，SiC MOSFET在高频、高温的应用场景日益凸显。而模块在并联的过程中产生的不均流问题，可以通过耦合电感来解决。但是，影响并联模块不均流的因素还有很多，诸如器件自身参数分散性、外界温度、主功率回路等都将对并联模块造成不均流现象，所以对于SiC MOSFET均流方法的进一步研究非常有必要。
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