栅极驱动芯片选型要求，如何为SiC MOSFET选择合适的栅极驱动芯片

栅极驱动芯片选型要求

1、栅极驱动芯片可根据功能分为多种类型，如单路、双路、多路等。因此，在选型时需要根据具体应用情况进行选择。

2、电压等级栅极驱动芯片电压等级一般为12V、15V、18V等。在选型时需要根据被驱动器件的电压等级选择合适的栅极驱动芯片。

3、驱动电流栅极驱动芯片的驱动电流也是需要考虑的因素，一般根据被驱动器件的负载电流计算。

4、可靠性在选型时需要考虑栅极驱动芯片的可靠性和稳定性，以免出现问题影响系统的正常工作。

如何为SiCMOSFET选择合适的栅极驱动芯片

1.驱动电平与驱动电流的要求

首先，由于SiCMOSFET器件需要工作在高频开关场合，其面对的由于寄生参数所带来的影响更加显著。由于SiCMOSFET本身栅极开启电压较低，在实际系统中更容易因电路串扰发生误导通，因此通常建议使用栅极负压关断。不同SiCMOSFET器件的栅极开启电压参数列举如图1所示。

图1不同SiCMOSFET栅极开启电压参数比较

为了提高SiCMOSFET在实际工程实际中的易用性，各半导体厂家在SiCMOSFET设计之初，都会尽量调整参数的折中，使得SiCMOSFET的驱动特性接近用户所熟悉的传统硅IGBT。然而，宽禁带半导体器件有其特殊性，以英飞凌CoolSiC™系列为例，从规格书与应用指南可知，结合开关频率与寿命计算的综合考量，在某些应用中可以使用15V栅极开通电压，而栅极关断电压最低为-5V。当我们将目光投向市面上其他品牌的SiCMOSFET器件，会发现各家推荐的栅极工作电压也有所差异。因此，理想的适用于SiCMOSFET的驱动芯片应该能够覆盖各种不一样的栅极开通和关断电压需求，至少需要驱动芯片的供电电压压差Vpos-Vneg可达到25v。

虽然SiCMOSFET具有较小的栅极电容，所需要的驱动功率相对于传统IGBT显著较小，但是驱动电流的大小与开关器件工作速度密切相关，为适应高频应用快速开通关断的需求，需要为SiCMOS选择具有较大峰值输出电流的驱动芯片，并且如果输出脉冲同时兼具足够快的上升和下降速度，则驱动效果更加理想，这就意味着要求驱动芯片的上升与下降时间参数都比较小。

2．满足较短死区时间设定的要求

在桥式电路结构中，死区时间的设定是影响系统可靠运行的一个关键因素。SiCMOSFET器件的开关速度较传统IGBT有了大幅提高，许多实际工程使用都希望能因此进一步提高器件的工作频率，从而提高系统功率密度。这也意味着系统设计中需要较小的死区时间设定与之匹配，同时，选择较短的死区时间，也可以保证逆变系统具有更高的输出电压质量。

死区时间的计算，除了要考虑开关器件本身的开通与关断时间，尤其是小电流下的开关时间之外，驱动芯片的传输延时也需要考量。尤其对于本身开关速度较快的开关器件，芯片的延时在死区设定的考量中所占的比重更大。另外，在隔离型驱动设计中，通常采用的是一拖一的驱动方式，因此，芯片与芯片之间的参数匹配差异，也需要在死区设定时一并考量。要满足较小死区时间的要求，选择驱动芯片时，需要相应的参考芯片本身传输延时时间参数，以及芯片对芯片的匹配延时。

3．芯片所带的保护功能

1）短路保护

SiCMOSFET与传统硅MOSFET在短路特性上有所差异，以英飞凌CoolSiC™系列为例，全系列SiCMOSFET具有大约3秒的短路耐受能力。可以利用器件本身的这一特性，在驱动设计中考虑短路保护功能，提高系统可靠性。

不同型号SiCMOSFET短路承受能力存在差异，但短路保护响应时间越短越好。借鉴IGBT退饱和检测方法，根据开关管输出特性，SiCMOSFET漏源极电压大小可反映电流变化。与硅IGBT相比，SiCMOSFET输出特性曲线的线性区及饱和区没有明显过渡，发生短路或过流时电流上升仍然很快，这就意味着保护电路需要更快的响应速度来进行保护。

针对SiCMOSFET的短路保护需求，需要选择检测速度快，响应时间短的驱动芯片进行保护电路设计。

此外，根据IGBT的设计经验，每次开通时，需求设定一段消隐时间来避免由于开通前期的Vce电压从高位下降所导致的DSAET误触发。消隐时间的需要，又对本只有3us的SiCMOSFET的短路保护电路设计提出更严苛的挑战，需要驱动芯片的DESAT相关参数具有更高的精度，以实现有效的保护设计。同时，也需要更优化的驱动电路的PCB设计，保证更小的环路寄生电感的影响。

2）有源米勒箝位

前文提到，SiCMOSFET的栅极开启电压较低，加上其寄生电容小，它对驱动电路寄生参数的影响也更加敏感，更容易造成误触发，因此常推荐使用负压进行关断。但同时，由于SiCMOSFET所能承受的栅极负压范围较小，过大的负向电压尖峰可能击穿开关管，某些厂家提出推荐较高的负压关断，甚至0v关断。此种情况下，为保证器件在关断期间不因米勒效应发生误触发，可以使用带有有源米勒箝位功能的驱动芯片进行设计。

4.芯片抗干扰性（CMTI）

配合SiCMOSFET使用的驱动芯片，处于高频应用环境下，这要求芯片本身具有较高的抗干扰度。常用于评估驱动芯片抗扰度的参数为CMTI。现行标准中，对磁隔离型驱动芯片抗扰性地测量方法，兼顾了电压上升延与下降延dv/dt，这与实际SiCMOSFE开通和关断都非常迅速的工作特性非常相似，因此CMTI参数可以作为衡量用于驱动SiCMOSFE的驱动芯片抗扰度的技术参考。