ST典型碳化硅MOSFET驱动应用方案

参考资料：ST官网应用手册《AN4671》

作者：Xiou

1.栅极驱动器规格和功能实现

以下是对栅极驱动要求的简短列表：

1. dv / dt 的瞬变抗扰度：在整个温度范围内 ±50 V/ns。
   碳化硅 MOSFET 是针对快速切换和在高频率下工作，因此观察到的器件的 dv / dt 比硅IGBT 要高。

2. 最小电压摆幅：22-28 V
   碳化硅 MOSFET 要求较高的正栅极驱动电压 （+ 20V），根据不同的应用，负栅极关断电压可以在 -2 V 到 -6 V 范围内选择。驱动器的最大电源电压额定值必须介于 22 V 和 28 V 之间，因为这取决于施加的负关断电压。鉴于切换器件所需的栅极电荷比较低，较高的电压摆幅不影响所要求的栅极驱动电源。

3. 在所有的温度条件下 , 最小 2A 的电流能力 （供应 / 汲取电流）来驱动 1200 V，100 毫欧 SCT30N120 。

上节所报告的波形清楚地表明，在最大的开关速度 （外部栅极电阻 Rg = 1Ω）栅极峰值电流接近 2A，所以要求最小 2A 的电流驱动能力实现最小的开关损耗。

理想的碳化硅 MOSFET 栅极驱动代表 “ 黑盒子 ”，用来激发器件的全部潜力。因此，与驱动普通 IGBT 相比 , 它必须提供较高电压摆幅，以及较大的电流能力来驱动栅极。

在可用的几种 ST 驱动碳化硅 MOSFET 解决方案中， STGAP1S gapDRIVE ™ 是首选的方案：它是一个具有保护，配置和诊断功能，并且是电流隔离的 N 沟道 MOSFET 和 IGBT 单栅极驱动器。

该 STGAP1S 驱动器具有 5A 的电流能力，输出驱动器部分提供了线对线输出，并且提供负栅极驱动电源的可能性。此外，独立的供给和汲取输出 （sink/source）提供了高度的灵活性，并减少外部元件的物料清单。

米勒钳位保护功能包括控制半桥配置功率级切换时发生的米勒电流。当功率开关处于关闭状态 （OFF）时，同一桥臂上另一开关被导通时，驱动器能避免由于米勒电容 （CGD）可能发生的导通现象。

在关断期间，CLAMP 引脚监视着开关栅极。当栅极电压低于阈值电压 VCLAMPth，钳位开关被激活，从而使开关栅极和 VL 引脚之间实现低阻抗路径，见下图。