Gate driver with overcurrent protection circuit for GaN transistors

• Autorzy: Derkacz Paweł , Musznicki Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.02.28

Warianty tytułu

PL

Sterownik bramkowy wraz z obwodem zabezpieczającym dedykowany do tranzystorów mocy GaN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The improvement of the gate driver for GaN transistor is presented in this paper. The proposed topology contains the overcurrent protection with the two-stage turning off and independent control of turn on and off time of the GaN transistor. The operation of driver and its application in the half-bridge converter are described using both simulation and prototype measurements. The overcurrent protection was tested in Double Pulse Test (DPT) conditions.

PL

Poniższy artykuł prezentuje zaawansowany sterownik bramkowy do tranzystorów mocy GaN. Proponowane rozwiązanie zawiera zabezpieczenie nadprądowe/przeciwprzeciążeniowe z dwustopniowym wyłączaniem oraz umożliwia niezależne ustawienie czasu włączenia i wyłączenia tranzystora. Działanie sterownika zostało zbadane symulacyjnie i doswiadczalnie w układzie przekształtnika półmostkowego. Proponowane zabezpieczenie tranzystora zostało przetestowane w warunkach podwójnego pulsu z obciążeniem indukcyjnym (DPT).

Słowa kluczowe

EN

wide band gap semiconductors; GaN transistors; power transistor; overcurrent protection; SMPS; gate circuit

PL

półprzewodniki szerokoprzerwowe; tranzystor GaN; tranzystor mocy; zabezpieczenie przeciwprzeciążeniowe; układ impulsowy; obwód bramkowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 2
• Strony: 123--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Derkacz Paweł

• Department of Power Electronics and Electrical Machines, Faculty of Electrical and Control Engineering, Gdansk University of Technology, 11/12 Gabriela Narutowicza Street, 80233 Gdansk, Poland

autor

Musznicki Piotr

• Department of Power Electronics and Electrical Machines, Faculty of Electrical and Control Engineering, Gdansk University of Technology, 11/12 Gabriela Narutowicza Street, 80233 Gdansk, Poland

Bibliografia

• [1] H. A. Mantooth, M. D. Glover, and P. Shepherd, “Wide bandgap technologies and their implications on miniaturizing power electronic systems,” IEEE Journal of emerging and selected topics in Power Electronics, vol. 2, no. 3, pp. 374–385, 2014.
• [2] M. Landel, C. Gautier, D. Labrousse, S. Levebvre, F. Zaki, and Z. Khatir, “Dispersion of electrical characteristics and short-circuit robustness of 600 v emode gan transistors,” in PCIM Europe 2017; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management; Proceedings of. VDE, 2017, pp. 1–9.
• [3] H. Li, X. Li, X. Wang, J. Wang, Y. Alsmadi, L. Liu, and S. Bala, “E-mode gan hemt short circuit robustness and degradation,” in Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2017 IEEE. IEEE, 2017, pp. 1995–2002.
• [4] D. Pappis, K. Goebel, and P. Zacharias, “Short circuit capability of 650 v normally off gan e-hemt and mosfet-hemt cascode,”in PCIM Europe 2017;International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management; Proceedings of. VDE, 2017, pp. 1–8.
• [5] D. Bortis, O. Knecht, D. Neumayr, and J. W. Kolar, “Comprehensive evaluation of GaN git in low- and high-frequency bridge leg applications,” in Proc. IEEE 8th Int. Power Electronics and Motion Control Conf. (IPEMC-ECCE Asia), May 2016, pp. 21–30.
• [6] B. Wittig, M. Boettcher, and F. W. Fuchs, “Analysis and design aspects of a desaturation detection circuit for low voltage power mosfets,” in Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC), 2010 14th International. IEEE, 2010, pp. T1–7.
• [7] A. E. Awwad and S. Dieckerhoff, “Short-circuit evaluation and overcurrent protection for sic power mosfets,” in Power Electronics and Applications (EPE’15 ECCE-Europe), 2015 17th European Conference on. IEEE, 2015, pp. 1–9.
• [8] Z. Wang, X. Shi, Y. Xue, L. M. Tolbert, F. Wang, and B. J. Blalock, “Design and performance evaluation of overcurrent protection schemes for silicon carbide (sic) power mosfets,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 10, pp. 5570–5581, 2014.
• [9] B. Huang, Y. Li, T. Q. Zheng, and Y. Zhang, “Design of overcurrent protection circuit for gan hemt,” in Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2014 IEEE. IEEE, 2014, pp. 2844–2848.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).