浅谈SiC MOSFET的驱动与保护

IPAC | 2023年度英飞凌碳化硅直播季第二场直播中英飞凌的三位工程师孙辉波、赵佳、郑姿清就SiC MOSFET的驱动与保护展开了热烈的讨论。赵佳分享了SiC MOSFET的短路特性与4种保护方法，并介绍了英飞凌用于短路保护的两种驱动芯片系列——1ED332X及1ED34/38系列；郑姿清介绍了门极驱动能力及测试方法对SiC MOSFET开关损耗的影响，米勒钳位原理及并联布线注意事项。

一、罗氏线圈带宽导致的延时怎么处理？

双脉冲测试平台，空心电感作为感性负载，测开通，把Vce跌落的时刻和Ic上升的时刻调整到同步。

二、为什么一类短路没有米勒平台？

米勒平台产生的原因，是在MOSFET开通过程中，当DS之间电压从高到低跳变时，门极电流给栅-漏之间的寄生电容Cgd充电，不给栅-源电容Cgc充电，从而Vgs不再上升，从而形成米勒平台。从一类短路波形看，DS电压不会降低，门极电流持续给Cgs充电，门极Vgs持续上升，因此没有米勒平台。

三、IGBT和MOSFET开通和关断的平台电压为什么不一样呢？

芯片内部的米勒平台电压都是一样的，但功率器件有时会有内部电阻，而测量的门极电压点是内部电阻和外部电阻的连接点。看到的其实是在这点的分压。开通时两端电压为VCC-Vmiller，而关断时两端电压为Vmiller-VEE。

四、IGBT的二类短路保护比较难做，SiC也是一样的吗？

IGBT的二类短路保护难做，主要是因为从导通状态进入到短路状态的过程中，CE电压存在从低到高的跳变，变化的dv/dt通过门极-集电极间的米勒电容Cgc产生位移电流，位移电流流经门极电阻会使门极电压抬升，从而提高短路电流，缩短短路时间。从这个角度看，SiC也存在类似问题，但英飞凌CoolSiC MOSFET米勒电容做得比较小，米勒效应引起的门极电压抬升会相对轻一些。

五、CoolSiC MOSFET 3us的短路能力是在什么条件下得到的？

英飞凌单管产品的3us短路能力是在如下条件定义的：VDD=800V,VDS,peak<1200V,VGS,on=15V, Tj,start=25℃。

六、请问直播中介绍的带短路保护功能的驱动IC产品的前沿消隐时间是可以调整的吗？

本次直播介绍的两款产品中，F3系列1ED332X的前沿消隐时间是固定的，其典型值为400ns。1ED34和1ED38系列的前沿消隐时间是可以调整的，其中1ED34的前沿消隐时间有400ns,650ns, 1150ns三档可调。而1ED38从100ns到3300ns有64档可调。

七、英飞凌F3系列驱动芯片1ED332X的CMRR能力有什么优势吗？

F3系列产品的CMRR达到了300kV/us，对于一般的SiC器件驱动来说足够了。但是在实际应用中，布线和系统结构等都会影响驱动的抗干扰性能。

八、数字可编程的芯片1ED38X0，是否可以保存设置，还是每次上电都需要配置？

芯片内部没有存储功能，只能每次上电时进行配置。

九、驱动芯片的静态功耗和哪些因素相关？是固定的吗？

驱动芯片的静态功耗主要和电压值和温度有关，可以认为它在电路中是固定的。

十、驱动芯片的轨到轨输出是什么意思？

如果驱动芯片副边供电是+15V，输出电压稳定值也是15V，那么我们就称它为轨到轨。一般用的三极管作推挽放大后，三极管本身会产生电压降，输出往往变成14.3V，这样就不叫轨到轨了。

编辑：黄飞