柵極驅動芯片選型要求

1、柵極驅動芯片可根據功能分為多種類型，如單路、雙路、多路等。因此，在選型時需要根據具體應用情況進行選擇。

2、電壓等級柵極驅動芯片電壓等級一般為12V、15V、18V等。在選型時需要根據被驅動器件的電壓等級選擇合適的柵極驅動芯片。

3、驅動電流柵極驅動芯片的驅動電流也是需要考慮的因素，一般根據被驅動器件的負載電流計算。

4、可靠性在選型時需要考慮柵極驅動芯片的可靠性和穩定性，以免出現問題影響系統的正常工作。

如何為SiCMOSFET選擇合適的柵極驅動芯片

1.驅動電平與驅動電流的要求

首先，由于SiCMOSFET器件需要工作在高頻開關場合，其面對的由于寄生參數所帶來的影響更加顯著。由于SiCMOSFET本身柵極開啟電壓較低，在實際系統中更容易因電路串擾發生誤導通，因此通常建議使用柵極負壓關斷。不同SiCMOSFET器件的柵極開啟電壓參數列舉如圖1所示。

圖1不同SiCMOSFET柵極開啟電壓參數比較

為了提高SiCMOSFET在實際工程實際中的易用性，各半導體廠家在SiCMOSFET設計之初，都會盡量調整參數的折中，使得SiCMOSFET的驅動特性接近用戶所熟悉的傳統硅IGBT。然而，寬禁帶半導體器件有其特殊性，以英飛凌CoolSiC?系列為例，從規格書與應用指南可知，結合開關頻率與壽命計算的綜合考量，在某些應用中可以使用15V柵極開通電壓，而柵極關斷電壓最低為-5V。當我們將目光投向市面上其他品牌的SiCMOSFET器件，會發現各家推薦的柵極工作電壓也有所差異。因此，理想的適用于SiCMOSFET的驅動芯片應該能夠覆蓋各種不一樣的柵極開通和關斷電壓需求，至少需要驅動芯片的供電電壓壓差Vpos-Vneg可達到25v。

雖然SiCMOSFET具有較小的柵極電容，所需要的驅動功率相對于傳統IGBT顯著較小，但是驅動電流的大小與開關器件工作速度密切相關，為適應高頻應用快速開通關斷的需求，需要為SiCMOS選擇具有較大峰值輸出電流的驅動芯片，并且如果輸出脈沖同時兼具足夠快的上升和下降速度，則驅動效果更加理想，這就意味著要求驅動芯片的上升與下降時間參數都比較小。

2．滿足較短死區時間設定的要求

在橋式電路結構中，死區時間的設定是影響系統可靠運行的一個關鍵因素。SiCMOSFET器件的開關速度較傳統IGBT有了大幅提高，許多實際工程使用都希望能因此進一步提高器件的工作頻率，從而提高系統功率密度。這也意味著系統設計中需要較小的死區時間設定與之匹配，同時，選擇較短的死區時間，也可以保證逆變系統具有更高的輸出電壓質量。

死區時間的計算，除了要考慮開關器件本身的開通與關斷時間，尤其是小電流下的開關時間之外，驅動芯片的傳輸延時也需要考量。尤其對于本身開關速度較快的開關器件，芯片的延時在死區設定的考量中所占的比重更大。另外，在隔離型驅動設計中，通常采用的是一拖一的驅動方式，因此，芯片與芯片之間的參數匹配差異，也需要在死區設定時一并考量。要滿足較小死區時間的要求，選擇驅動芯片時，需要相應的參考芯片本身傳輸延時時間參數，以及芯片對芯片的匹配延時。

3．芯片所帶的保護功能

1）短路保護

SiCMOSFET與傳統硅MOSFET在短路特性上有所差異，以英飛凌CoolSiC?系列為例，全系列SiCMOSFET具有大約3秒的短路耐受能力。可以利用器件本身的這一特性，在驅動設計中考慮短路保護功能，提高系統可靠性。

不同型號SiCMOSFET短路承受能力存在差異，但短路保護響應時間越短越好。借鑒IGBT退飽和檢測方法，根據開關管輸出特性，SiCMOSFET漏源極電壓大小可反映電流變化。與硅IGBT相比，SiCMOSFET輸出特性曲線的線性區及飽和區沒有明顯過渡，發生短路或過流時電流上升仍然很快，這就意味著保護電路需要更快的響應速度來進行保護。

針對SiCMOSFET的短路保護需求，需要選擇檢測速度快，響應時間短的驅動芯片進行保護電路設計。

此外，根據IGBT的設計經驗，每次開通時，需求設定一段消隱時間來避免由于開通前期的Vce電壓從高位下降所導致的DSAET誤觸發。消隱時間的需要，又對本只有3us的SiCMOSFET的短路保護電路設計提出更嚴苛的挑戰，需要驅動芯片的DESAT相關參數具有更高的精度，以實現有效的保護設計。同時，也需要更優化的驅動電路的PCB設計，保證更小的環路寄生電感的影響。

2）有源米勒箝位

前文提到，SiCMOSFET的柵極開啟電壓較低，加上其寄生電容小，它對驅動電路寄生參數的影響也更加敏感，更容易造成誤觸發，因此常推薦使用負壓進行關斷。但同時，由于SiCMOSFET所能承受的柵極負壓范圍較小，過大的負向電壓尖峰可能擊穿開關管，某些廠家提出推薦較高的負壓關斷，甚至0v關斷。此種情況下，為保證器件在關斷期間不因米勒效應發生誤觸發，可以使用帶有有源米勒箝位功能的驅動芯片進行設計。

4.芯片抗干擾性（CMTI）

配合SiCMOSFET使用的驅動芯片，處于高頻應用環境下，這要求芯片本身具有較高的抗干擾度。常用于評估驅動芯片抗擾度的參數為CMTI。現行標準中，對磁隔離型驅動芯片抗擾性地測量方法，兼顧了電壓上升延與下降延dv/dt，這與實際SiCMOSFE開通和關斷都非常迅速的工作特性非常相似，因此CMTI參數可以作為衡量用于驅動SiCMOSFE的驅動芯片抗擾度的技術參考。