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驱动电路设计是功率半导体应用的难点，涉及到功率半导体的动态过程控制及器件的保护，实践性很强。为了方便实现可靠的驱动设计，英飞凌的驱动集成电路自带了一些重要的功能，本系列文章将以杂谈的形式讲述技术背景，然后详细讲解如何正确理解和应用驱动器的相关功能。

什么是误导通

图1是最基本的半桥电路，上管开通的波形如图2所示，这时下管VT2驱动电压为零，已经关断了。


图1. IGBT半桥电路

由图2可以看出IGBT VT1有两个明显的集电极峰值电流。第一个电流尖峰工程师都很熟悉，是来源于下桥臂IGBT的续流二极管VD2的反向恢复电流。注意到没有，UCE还没有达到饱和电压时又出现了第二个电流尖峰，持续时间不长，大约为50ns，分析可以确认这是由于IGBT VT2的瞬时开通导致的。

正常情况下，几十纳秒的脉冲电流还不至于会直接损坏功率半导体器件，然而，额外的损耗是逃不了的，会导致严重的结温升高，降低器件的寿命。另外产生的振荡会干扰驱动电路和控制电路，造成工作异常。


图2. 半桥电路上管VT1开通时的波形

为什么会误导通？

当开通半桥电路下桥臂IGBT VT₂时,上桥臂IGBT VT₁就会产生电压快速上升dU_CE/dt，其在密勒电容C_GC产生电流i_GC，即：


图4. IGBT的寄生电容

英飞凌IGBT7采用微沟槽技术，沟槽密度高，所以可以多做一些沟槽，其中一部分做成伪沟槽，这样可以优化C_GC和C_GE比值，减小误导通风险，使得IGBT更好用。

SiC MOSFET的dU_CE/dt更高，好在SiC的密勒电容只有IGBT的十分之一左右。


工程师可能也会想到在栅极和发射极之间外接个电容C_GE也可以降低密勒效应，但需要注意的是额外电容C_GE将影响IGBT的开通特性（参考资料2中的第6章6.6.2节）。通常,为了抑制或衰减不需要的振荡,可以用一个小电阻和电容串联。

米勒钳位电路

外接个电容C_GE分流是一种古老的思路，集成电路时代一定会考虑用有源器件来实现同样或更好的功能，这就是米勒钳位功能。

以EiceDRIVER™ F3为例，该栅极驱动器增加了一个CLAMP管脚，跳过外接的栅极电阻RG直接连接到功率管的栅极，并保证尽可能低的寄生电感。CLAMP功能脚在钳位非激活状态下监测栅极电压，一旦栅极电压相对于VEE2低于2V，便开通CLAMP与VEE2之间MOSFET，提供米勒电流低阻抗通路，防止寄生导通。钳位电路在栅极驱动器再次开通之前保持激活状态。


图6. 带米勒预驱的芯片产品

外部的小信号N沟道MOSFET晶体管与驱动器CLAMPDRV脚相连，可实现大电流的箝位。如图6将MOSFET连接到CLAMPDRV输出、VEE2引脚和IGBT栅极之间。由于采用了米勒预驱动配置，钳位电流仅受外部钳位MOSFET晶体管的限制。根据外部MOSFET的不同，米勒电流钳位可达20A。钳位 MOSFET必须靠近IGBT栅极，以尽量减少米勒电流泄放通路的电阻和电感。

英飞凌带米勒钳位的工业应用驱动器产品：

EiceDRIVER™ Compact隔离栅极驱动器IC

■ X3 Compact：1ED3122MC12H、1ED3127MU12F、1ED3125MU12F

■ 2L-SRC Compact：1ED3251MC12H、1ED3250MC12H

在EiceDRIVER™ Enhanced系列隔离栅极驱动器IC

■ F3系列1ED332x

■ X3 Analog系列1ED34x1

■ X3 Digital系列1ED38x0

X3 Analog模拟系列的栅极驱动器1ED3491和X3 Digital数字系列的栅极驱动器1ED3890提供米勒钳位预驱动器，可驱动一个外部MOSFET，该MOSFET可以放置在非常靠近SiC MOSFET的地方，以减小寄生电感，获得最好的钳位效果。

电平位移驱动器：

2ED1323S12P电平位移栅极驱动器同时提供了有源米勒钳位功能和过电流（ITRIP）保护。

米勒钳位不是万能的

IGBT模块由芯片并联实现大电流的，为了均流，芯片上自带栅极电阻，数据手册上能找到具体数值。这一栅极电阻会影响密勒钳位的效果。尽管采用了密勒钳位，根据IGBT和系统设计的不同，栅极电压仍可能引起IGBT寄生开通。在这种情况下，建议最好避免采用单电源，正负电源可以更有效解决米勒导通问题。