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车规级计算芯片的车辆SiC-GaN功率器件栅极驱动与短路保护芯片技术.docx
资料介绍
车规级计算芯片的车辆SiC/GaN功率器件栅极驱动与短路保护芯片技术
一、SiC/GaN驱动芯片的技术要求
碳化硅和氮化镓功率器件在2026年广泛应用于电动汽车的主驱逆变器和OBC和DC-DC转换器中。SiC/GaN器件的开关速度远高于传统硅IGBT，对栅极驱动芯片提出了更高的技术要求。驱动芯片需要提供更高的峰值栅极电流以在几十纳秒内完成器件的开关切换，更低的传播延迟以匹配高速开关的时序精度，以及更快的短路保护响应在数百纳秒内检测并关断故障电流。驱动芯片内部集成了隔离式DC-DC转换器在初级侧和次级侧之间提供加强绝缘。
二、有源米勒钳位
SiC器件在高速开关过程中因米勒电容的耦合效应可能在关断状态下产生栅极电压的抬升导致误导通。驱动芯片内部的有源米勒钳位电路在器件关断后通过一个低阻抗的钳位MOSFET将栅极与源极短接。芯片内部的关断检测器在检测到栅极电压低于阈值时自动激活钳位MOSFET将栅极电压牢牢箝位在源极电位，即使在器件漏极电压高速变化时也不会因电容耦合产生足够的栅极电压尖峰引发误导通。
三、去饱和检测与软关断
去饱和检测是SiC器件短路保护的核心技术。驱动芯片内部的去饱和检测电路在器件导通后通过一个高压二极管监测漏极-源极电压。当器件正常导通时漏源电压很低，当发生短路时漏极电流急剧增大、器件退出饱和区进入线性区、漏源电压迅速升高。检测比较器在漏源电压超过阈值时判定发生短路。芯片内部的软关断逻辑在检测到短路后控制栅极电压以受控的斜率逐步下降，在数微秒内完成关断。
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