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本文将全ROHM推出的SiC功率模块的栅极误导通的处理方法。“栅极误导通”的抑制方法有三种：①使关断时的Vgs为负电压，②增加外置CGS，③增加米勒钳位MOSFET。通过优化全SiC功率模块的栅极驱动，可实现更低损耗的清洁运行。
“栅极误导通”的抑制方法 栅极误导通的对策方法有三种。
①是通过将Vgs降至负电压（而非0V），使Vgs即使上升也不会达到阈值的增加余量方法。这种方法需要负的栅极驱动电压，所以栅极驱动器的电源要使用+18V/-3V这样的不对称的两个电源。在这种情况下，需要将负电压设置为不超过Vgs的最大额定值。 ②是在栅极-源极间增加外置电容器，降低阻抗，抑制栅极电位升高的方法。这里需要注意的是CGS也会造成损耗，因而需要适当的电容。 ③是在栅极-源极间增加米勒钳位用MOSFET的方法。通过在SiC-MOSFET关断时导通该MOSFET，强制使Vgs接近0V，从而避免栅极电位升高。
评估电路中的确认 使用评估电路来确认栅极电压升高的抑制效果。下面是栅极驱动电路示例，栅极驱动L为负电压驱动。CN1和CN4的+18V、CN3和CN6的-3V为驱动器的电源。电路中增加了CGS和米勒钳位MOSFET，使包括栅极电阻在内均可调整。将该栅极驱动器与全SiC功率模块的栅极和源极连接，来确认栅极电压的升高情况。
下面确认增加了②的外置CGS时的效果。首先来看没有外置CGS时的数据。低边的栅极电阻Rg越小Vgs越高（全SiC功率模块[color=#2655a5 !important]BSM120D12P2C005）。
接下来请看增加了2.2nF外置CGS后的数据。如2.2nF的曲线所示，栅极电压的上升程度得到了抑制（全SiC功率模块BSM120D12P2C005）。
再看将CGS增加到5.6nF时的数据。虽然电容增加，但抑制效果却不明显（全SiC功率模块BSM120D12P2C005）。
从图中可以看出，结论是增加CGS可以有效抑制Vgs的上升程度，但并非单纯地提高电容器的电容其抑制效果就更好。如前所述，CGS也是造成损耗的因素，所以电容器需要选择适当的电容值。
接下来请看③的米勒钳位MOSFET的效果（全SiC功率模块BSM120D12P2C005）。圆点是添加上述CGS的数据，中空圆点是米勒钳位数据。可见效果非常好。右图表示关于浪涌电压，任何条件下都几乎相同。
最后是全SiC功率模块BSM120D12P2C005实际的波形。绿色和蓝色是对策前的波形，红色和橙色是对策后的波形。条件如表所示，对策后增加了米勒钳位MOSFET，Rg从3.9Ω降至2.2Ω，并增加了5.6nF的CGS。
Id和Vd在对策后振铃均变小。关于Vgs，在Vgs（L）时观察到峰值升高5.9V，对策后被抑制到1.1V。在Vgs（H）时峰值为7.7V的振铃在对策后降至3.5V，可见收敛速度很快。
综上所述，通过优化全SiC功率模块的栅极驱动，可实现更低损耗的清洁运行。
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发表于 2019-5-28 13:08:19
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