Silisyum karbür mosfet'ler için kontrollü aktif kapı sürücü tasarımı

Bu tez çalışmasında SiC MOSFET'in güç elektroniği uygulamalarında kullanımı sırasında malzeme özelliklerinden dolayı sistem üzerinde oluşturduğu EMG, gerilim aşımı ve akım/gerilim üzerinde görülen osilasyonların, ısıl gereksinimler dikkate alınarak çözümüne yönelik kapı sürücü tasarım tekniği kapsamında yer alan aktif sürüş konsepti üzerine bir yaklaşım sunulmuştur. SiC MOSFET'in frekansının, hızının, ısıl iletkenliğinin yüksek oluşu ve küçük paket yapısı, anahtarlama sırasında parazitik indüktans ve kapasitansların olumsuz etkisiyle veriminin düşmesine sebep olur. Bu durum, devre tasarımında meydana gelen parazitiklerin etkisinin artmasına ve buna bağlı olarak elektromanyetik kirlilik artışına yol açar. Parazitiklerin optimize edilemediği tasarımlarda da transistörün kırılımına varıncaya kadar kötü sonuçlar oluşur. SiC MOSFET kullanım zorluklarının çözümüne yönelik tasarlanan aktif kapı sürücü baskı devre kartı sayesinde teknik çözüm gerçekleştirilmiş olup, düşük dirençle sürüşe göre ihmal edilebilir anahtarlama kaybı artışıyla deneysel çalışmalarda verimli sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca belirtilen parazitik indüktans ve kapasitansların olumsuz etkisine yönelik hızlı, etkin kısa devre ve yüksek gerilim koruması ihtiyacı oluşmaktadır. ii Desaturasyon ve aktif kırpıcı koruma tekniklerine SiC MOSFET özelinde sistematik bir yaklaşımla tasarım gerçekleştirilmiştir. Kısa devre koruması için kısa sürede aktifleşebilen, yüksek gerilim koruması için ise uygulama özelinde verimi artıracak konsept tasarımlar sunulmuş ve deneysel çalışmalarla etkinliği gösterilmiştir. Aktif kapı sürücünün kapı akımı kontrolünü sağlayan karşılaştırıcı bölümleri için ise sistematik olarak CMOS tasarımı oluşturulmuştur. Aktif kapı sürücü kartında ilerleyen süreçte kullanımı amaçlanan CMOS tasarımın tez içerisinde simülasyonu ve serimi gerçekleştirilmiştir. Tüm tez kapsamında, SiC MOSFET için aktif kapı sürücü konseptinin baskı devre kart (BDK) tasarımına, kısa devre ve yüksek gerilim koruma yapı tasarımlarına ve aynı zamanda aktif sürücü konseptinin kapı akımı kontrol bölümünün oluşturulduğu CMOS tabanlı uygulamaya özel entegre devre (ASIC) tasarımına yer verilmiştir.