碳化矽MOSFET導通損耗低，開關速度快，dv/dt高，短路時間小，對驅動電壓的選擇、驅動參數配置及短路回應時間都提出了更高的要求。 英飛凌零碳工業功率事業部產品工程師鄭姿清女士，在2023 IPAC英飛凌工業功率技術大會上，發表了《英飛凌EiceDRIVER™技術以及應對SiC MOSFET驅動的挑戰》的演講，詳細剖析了SiC MOSFET對驅動晶片的需求，以及我們如何應對這種挑戰。 點擊影片可觀看回放。
30
Nov . 2023
英飛凌EiceDRIVER™技術以及應對SiC MOSFET驅動的挑戰
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1 門極電壓對損耗的影響
(a) 使用高門極電壓可降低功率元件的導通損耗。 相較於矽IGBT，SiC MOS的導通損耗受閘極電壓影響較大，所以SiC MOSFET普遍推薦Vgs=18V。 而更高的閘極電壓需要更寬電壓範圍的驅動晶片。
(b) 門極電壓越高，開通損耗越小。 閘極電壓對關斷損耗的影響相對較小，在大電流情況下，關斷損耗隨門極電壓的降低才比較明顯。
(c) 若使用圖騰柱拓撲，三極管的VBE和二極體的VF會使閘極電壓下降，而直接使用大輸出電流的驅動晶片可使SiC導通和開關損耗更低。
2 將開通和關斷解耦可提供一種EMC的解決思路。
對於SiC MOSFET，關斷損耗相對開通損耗佔比小得多，可以使用小的開通電阻和大的關斷電阻來平衡開關損耗和EMC。
3 應對米勒導通的方案
(a) 米勒寄生導通指原本應該處於關斷狀態的裝置，由於Vce或Vds的變化，透過GC或GD之間的電容產生分佈電流，灌入門極造成門極電壓的抬高，如果閘 極電壓抬高到閾值電壓以上，就有可能帶來直通的風險。 而且考慮到在高溫條件下，門極的閾值一般會降低；但在低溫時dv/dt較大，所以建議在高低溫下都需要確認是否有寄生導通現象。
(b) 有的驅動晶片內部會整合米勒箝位電路，它的原理是透過控制一個小mos管開關，來提供給門極一個低阻抗洩放迴路。
(c) 有的米勒箝位MOS管整合在驅動晶片內部，適合分立元件和小功率模組，不用額外增加元件。 有的驅動晶片，如英飛凌X3系列的1ED3461和1ED3491，它透過外接箝位管的方式，拓展米勒箝位能力，適合高功率模組。
4 更快速的短路響應
(a) 功率元件短路時有退飽和現象，即短路時功率元件CE或DS兩端電壓會快速上升至母線電壓。 可利用此特性來進行短路檢測。 英飛凌CoolSiC™ MOSFET可確保2~3us的短路時間，所以退飽和偵測的快速反應非常重要。
(b) 參數可設定的驅動晶片1ED34XX/1ED38XX可以更精確地設定退飽和消隱時間和濾波時間，最小反應時間tDESATleb=0.4µs,tDESATfilter=0.23 µs。
5 總結
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文章來源：英飛凌工業半導體