摘要：
SIC MOSFET相对于传统的SiMOSFET开关速度有明显的提升，但开关速度的提升引I起电压/电流变化率的增大，器件寄生电感及布线电感等因素对电路的影响日益凸显。当器件自身的电压和电流变化时，会导致栅极-源极间产生预期以外的浪涌电压，从而导致开关管误导通。针对桥式电路上下管的串扰问题设计了一种外接无比较器米勒钳位的SIC MOSFET串扰抑制驱动电路。台进行了实验验证，实验结果表明，所设计SIC MOSFET串扰抑制驱动电路能够有效抑制上下管之间的串扰，具有重要的工程应用价值。
引言
SIC MOSFET相对于传统的SiMOSFET具有开关频率高、开关损耗低、功率密度高、耐高温高压等优点，因此，科研人员对SiC为代表的第三代宽禁带功率半导体器件的应用进行了大量的研究”。在桥式电路应用中，同桥臂MOSFET开关瞬态过程中，会对互补开关管栅源极产生电压扰动，可能导致上下管误导通的现象叫做串扰。而SIC MOSFET普遍应用于高频高压场合，随着开关速度的提高，开关时间内电压电流变化率也会增大，串扰问题将会恶化，严重时会导致上下管直通导致开关管损坏。如何抑制上下管之间的相互干扰成为SIC MOSFET驱动电路设计的关键问题之—，串扰抑制方法可分为无源抑制方法和有源抑制方法。无源抑制方法包括在MOSFET栅源极外并电容、改变驱动电阻等，这些方法会增加开关损耗，效果并不理想。有源抑制方法包括采用负电源以提高门限电压，采用集成有源米勒钳位的门极驱动器及外接有源米勒钳位电路等。采用负电源以提高门限电压或者采用集成有源米勒钳位的门极驱动器会大大增加电路复杂性及成本，传统有源米勒钳位电路主要是在开关管栅源极并联PNP三极管或增加辅助MOSFET，虽然可以获得较好的抑制效果，但并联PNP三极管会影响开关管的关断特性，加辅助MOSFET需要增加比较器及其驱动电路，本文首先以桥式电路中最简单的升压（Boost）电路为例，阐述了串扰问题的产生机理，在此基础上设计了一种外接无比较器米勒钳位的SIC MOSFET串扰抑制驱动电路，该电路无需比较器，不影响开关管开关特性，并通过搭建双脉冲测试电路，对驱动电路的串扰抑制效果进行了实验验证。
在下管关断瞬态过程中，相似地，上管的栅源极会感应出负向串扰电压，这个负的串扰电压不会导致直通问题，但如果它的幅值超过了器件允许的栅极最大负偏压，同样会导致开关管失效。在上管开通和关断瞬态过程中，也会对下管产生相同的串扰问题。
2、SIC MOSFET串扰抑制驱动电路设计
2.1、门极驱动器选择
本设计选用国产芯片HRGD4033作为碳化硅MOSFET驱动电路的门极驱动器，采用零压关断的方式。该芯片在一个封装内集成两个完全隔离的驱动器，采用施密特触发器输人，具有高电磁抗扰度、可调死区时间等特点，其性能参数如表1所示。
由于该芯片内部未集成米勒钳位电路，为抑制串扰采用外接无比较器米勒钳位电路的方法。
2.2、无比较器米勒钳位串扰抑制方法
传统米勒钳位串扰抑制的方法主要是在主开关管栅源极并联PNP三极管或增加辅助MOSFET，将主开关管栅极钳位到地或负压，实现有源米勒钳位。这样虽然可以较好地抑制栅源极正向串扰，防止直通问题，然而加辅助MOSFET，需要增加比较器及其驱动电路对辅助MOSFET进行开关控制；而并联PNP三极管，在主开关管关断过程中，钳位三极管可能会开通，从而导致主开关管的关断特性不再受关断电阻的控制，并且钳位三极管的放电动作也会影响到主开关管的关断特性。为此本设计采用一种无比较器的米勒钳位电路作为串扰抑制电路，其原理图如图2所示。
4、结语
本文首先对桥式电路串扰问题的产生机理进行了分析，提出了一种外接无比较器米勒钳位的串扰抑制方法，该方法无需比较器，可用SIC MOSFET的栅极驱动信号驱动，并将其应用于SIC MOSFET串扰抑制驱动电路。通过搭建双脉冲测试电路平台，对SIC MOSFET串扰抑制驱动电路的实际效果进行验证。实验结果表明，该电路串扰电压比基本驱动电路的串扰电压减小了77%，能够有效抑制串扰电压的同时，不影响开关管开启及关断时间，有效降低上下管直通风险，具有较高工程应用价值。
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