主动栅极驱动器集成电路中的栅压斜率检测：针对SiC MOSFET的多步控制架构与边界分析

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：Gate-Voltage Slope Sensing in Active Gate Driver ICs: A Multi-Step Control Architecture and Boundary Analysis for SiC MOSFETs

　　

采用栅极电压感应技术的有源栅极驱动器（AGD）在无需高电压隔离的情况下设计AGD时已被证明是一种经济高效的方法。该方法依赖于寄生源电感电压作为反馈信号来控制驱动序列。然而，随着封装技术不断减小内部寄生元件，由此产生的电感信号减弱，导致栅极电压变化变得更难以检测。本文提出了一种针对碳化硅（SiC）MOSFET的全集成有源栅极驱动器，该驱动器具有多步关断控制（AGD-MSTO）功能，并对其适用性进行了理论分析，以确定可检测的最小栅极电压变化范围。通过在对商用TO-247-3器件的多脉冲测试中验证了该驱动器的有效性，发现其在Infineon的IMW65R048M1H和IMW65R027M1H器件中成功缩短了开通和关断时间分别66.1%和52.6%，并降低了开关能耗63.4%和53.1%。相反，在驱动Rohm的SCT3040KLHRC11器件时（该器件具有较低的寄生源电感值和较慢的电流变化率），由于电感信号减弱，栅极电压变化量低于集成电路（IC）的固有分辨率限制。本文为下一代AGD IC提供了设计指南，有望弥合先进宽禁带封装技术与片上状态检测技术之间的差距。