運用要點：閘極驅動　其2

上一篇文章對全SiC模組閘極驅動的評估事項之一“閘極誤導通”進行了介紹。本文將作為“其2”介紹閘極誤導通的處理方法。

“閘極誤導通”的抑制方法

閘極誤導通的對策方法有三種。

①是透過將Vgs降至負電壓（而非0V），使Vgs即使上升也不會達到Vth值。這種方法需要負的閘極驅動電壓，所以閘極驅動器的電源要使用+18V/-3V這樣的不對稱的兩個電源。在這種情況下，需要將負電壓設定為不超過Vgs的最大額定值。

②是在閘極-源極間增加外接電容，降低阻抗(Impedance)，抑制閘極電位升高的方法。這裡需要注意的是C_GS也會造成損耗，因而需要適當的電容。

③是在閘極-源極間增加米勒鉗位用MOSFET的方法。透過在SiC-MOSFET OFF時導通該MOSFET，強制使Vgs接近0V，從而避免閘極電位升高。

評估電路中的確認

使用評估電路來確認閘極電壓升高的抑制效果。下面是閘極驅動電路示例，閘極驅動L為負電壓驅動。CN1和CN4的+18V、CN3和CN6的-3V為驅動器的電源。電路中增加了C_GS和米勒鉗位MOSFET，使包括閘極電阻在內均可調整。將該閘極驅動器與全SiC功率模組的閘極和源極連接，來確認閘極電壓的升高情況。

下面確認增加了②的外接C_GS時的效果。首先來看沒有外接C_GS時的資料。如前一篇文章所述，LowSide的閘極電阻Rg越小Vgs上升越高。

接下來請看增加了2.2nF外接C_GS後的資料。如2.2nF的曲線所示，閘極電壓的上升程度得到了抑制。

再看將C_GS增加到5.6nF時的資料。雖然電容增加，但抑制效果卻不明顯。

從圖中可以看出，結論是增加C_GS可以有效抑制Vgs的上升程度，但並非單純地提高電容的電容其抑制效果就更好。如前所述，C_GS也是造成損耗的因素，所以電容需要選擇適當的電容值。

接下來請看③的米勒鉗位MOSFET的效果。圓點是追加C_GS的資料，中空圓點是米勒鉗位元資料。可見效果非常好。右圖表示關於突波電壓，任何條件下都幾乎相同。

最後是實際的波形。綠色和藍色是對策前的波形，紅色和橙色是對策後的波形。條件如表所示，對策後增加了米勒鉗位MOSFET，Rg從3.9Ω降至2.2Ω，並增加了5.6nF的C_GS。

Id和Vd在對策後振鈴均變小。關於Vgs，在Vgs（L）時觀察到峰值升高5.9V，對策後被抑制到1.1V。在Vgs（H）時峰值為7.7V的振鈴在對策後降至3.5V，可見收斂速度很快。

綜上所述，透過優化全SiC功率模組的閘極驅動，可實現更低損耗的完美運行。