驱动器源极引脚的效果：双脉冲测试比较-KIA MOS管

为了(le)比较没有驱(qu)动(dong)(dong)(dong)器源极引(yin)脚(jiao)的(de)MOSFET和有驱(qu)动(dong)(dong)(dong)源极引(yin)脚(jiao)的(de)MOSFET的(de)实际开(kai)关(guan)工作情况，我们按照右图所示(shi)的(de)电路图进(jin)行(xing)了(le)双脉冲测(ce)试(shi)，在测(ce)试(shi)中，使低边（LS）的(de)MOSFET执行(xing)开(kai)关(guan)动(dong)(dong)(dong)作。

高边(bian)（HS）MOSFET则通(tong)过RG_EXT连(lian)(lian)接栅极(ji)引(yin)(yin)脚(jiao)和源极(ji)引(yin)(yin)脚(jiao)或驱动器(qi)(qi)源极(ji)引(yin)(yin)脚(jiao)，并且仅(jin)用于体二极(ji)管的换流工作。在电(dian)路图中，实线是连(lian)(lian)接到(dao)源极(ji)引(yin)(yin)脚(jiao)的示(shi)意图，虚(xu)线是连(lian)(lian)接到(dao)驱动器(qi)(qi)源极(ji)引(yin)(yin)脚(jiao)的示(shi)意图。

我们来分别(bie)比较导通时和关断时的(de)漏-源(yuan)电压(ya)VDS和漏极(ji)电流ID的(de)波(bo)形(xing)以及(ji)开(kai)(kai)关损(sun)(sun)耗(hao)。测试中使用(yong)的(de)是最大额定(ding)值（VDSS的(de)波(bo)形(xing)以及(ji)开(kai)(kai)关损(sun)(sun)耗(hao)。测试中使用(yong)的(de)是最大额定(ding)值（RDS（on））为 40mΩ的(de)SiC MOSFET。TO-247N封装的(de)产品（型号：SCT3040KL）没有驱(qu)动器源(yuan)极(ji)引(yin)脚(jiao)，TO-247-4L（SCT3040KR）和TO-263-7L（SCT3040KW7）有驱(qu)动器源(yuan)极(ji)引(yin)脚(jiao)。这是在RG_EXT为10Ω、施加电压(ya)VHVDC为800V、ID为50A左右的(de)驱(qu)动条件下的(de)波(bo)形(xing)。

与没有驱(qu)动器源(yuan)极引脚的(de)TO-247N封(feng)装(zhuang)产品(pin)（浅(qian)蓝色虚(xu)(xu)线）相比，有驱(qu)动器源(yuan)极引脚的(de)TO-247-4L封(feng)装(zhuang)产品(pin)（红色虚(xu)(xu)线）和TO-263-7L封(feng)装(zhuang)产品(pin)（绿色虚(xu)(xu)线）导通时的(de)ID上升速度更快(kuai)。

通过比较，可以看出(chu)TO-247N封装(zhuang)产品(pin)（浅蓝(lan)色线(xian)）的开关(guan)(guan)损耗(hao)(hao)为(wei) 2742μJ，而TO-247-4L封装(zhuang)产品(pin)（红色线(xian)）为(wei)1690μJ，开关(guan)(guan)损耗(hao)(hao)减少约38%；TO-263-7L封装(zhuang)产品(pin)（绿(lv)线(xian)）为(wei) 2083μJ，开关(guan)(guan)损耗(hao)(hao)减少24%，减幅显著。

通过(guo)导通波形(xing)可以确(que)认，TO-247-4L的(de)(de)(de)ID峰(feng)(feng)值(zhi)达(da)到了80A，比TO-247N大(da)23A。这是(shi)因为，尽管在MOSFET的(de)(de)(de)开关工作过(guo)程中对(dui)COSS的(de)(de)(de)充放电(dian)(dian)能量是(shi)恒定(ding)的(de)(de)(de)，但由(you)于驱动器源极引脚可提高开关速度，所(suo)以充放电(dian)(dian)时间缩短，最终(zhong)导致(zhi)充电(dian)(dian)电(dian)(dian)流的(de)(de)(de)峰(feng)(feng)值(zhi)变(bian)大(da)。虽(sui)然HS侧MOSFET的(de)(de)(de)误启(qi)(qi)动也(ye)会导致(zhi)峰(feng)(feng)值(zhi)电(dian)(dian)流增加，但这不(bu)是(shi)误启(qi)(qi)动造成的(de)(de)(de)。

TO-263-7L的ID峰值为(wei)60A，不如TO-247-4L的大。这是由于换流侧MOSFET（HS）的封装电感不同造成的，与后(hou)续会介绍的关(guan)断浪涌的差异成因(yin)一样。

也就是说，由dID/dt产(chan)生的开关侧(ce)(ce)（LS）和换流(liu)侧(ce)(ce)MOSFET的总封装电(dian)(dian)感引起(qi)的电(dian)(dian)动势(shi)，会(hui)将开关侧(ce)(ce)MOSFET的VDS压低，并使(shi)开关侧(ce)(ce)MOSFET的COSS中积蓄的能(neng)量被释(shi)放，但TO-263-7L的放电(dian)(dian)电(dian)(dian)流(liu)很(hen)小，导(dao)通(tong)时(shi)的ID峰值也很(hen)小。

此外，导通时的(de)开关(guan)损耗EON也(ye)是由(you)于相同的(de)原因，TO-247-4L封装(zhuang)产品的(de)开关(guan)侧MOSFET的(de)VDS被压低(di)，最(zui)终使开关(guan)损耗EON降低(di)。

但(dan)是，如果(guo)TO-247-4L和TO-263-7L没(mei)有(you)采取误启动对策(ce)，发生误启动时导通电流的(de)(de)峰(feng)值可能会进一步增加，因此建议务必采取误启动对策(ce)，比如在米勒钳位电路或栅极-源(yuan)极之间(jian)连(lian)接几nF的(de)(de)电容。

接下来是(shi)关断时(shi)的波形。可以看(kan)出，TO-247N封装产(chan)品(pin)（浅蓝(lan)色实(shi)线）的开(kai)关损耗为2093μJ，TO-247-4L封装产(chan)品(pin)（红色实(shi)线）为1462μJ，开(kai)关损耗降(jiang)(jiang)低约30%，TO-263-7L封装产(chan)品(pin)（绿色实(shi)线）为1488μJ，开(kai)关损耗降(jiang)(jiang)低约29%，即使(shi)降(jiang)(jiang)幅没有导通(tong)时(shi)那(nei)么大，也已经是(shi)很大的改善(shan)。

关(guan)断时在VDS中(zhong)观(guan)测到的(de)(de)(de)关(guan)断浪涌的(de)(de)(de)主要(yao)起因(yin)是主电(dian)路(lu)的(de)(de)(de)总寄生电(dian)感(gan)。它是前面给出(chu)的(de)(de)(de)双脉冲测试电(dian)路(lu)中(zhong)的(de)(de)(de)布线电(dian)感(gan)LMAIN与(yu)开关(guan)侧和换流侧MOSFET的(de)(de)(de)封装电(dian)感(gan)（LDRAIN+LSOURCE）的(de)(de)(de)合计值。

因(yin)此，对于封(feng)装电(dian)感几乎(hu)相同(tong)的(de)TO-247-4L（红色(se)实(shi)线）和TO-247N（浅蓝(lan)色(se)实(shi)线）而言(yan)，浪涌(yong)会随着dID/dt速度的(de)升高而增加。在(zai)该测试中，TO-247-4L为1009V，比TO-247N的(de)890V大119V，因(yin)此可能需要采取缓冲电(dian)路等浪涌(yong)对策(ce)。

同为带有驱(qu)动(dong)器源极引(yin)脚的产品(pin)，TO-263-7L（绿色实线(xian)）的浪涌比(bi)TO-247-4L（红色实线(xian)）小，是因为封(feng)装(zhuang)结(jie)构不同。TO-263-7L的漏极被分配到封(feng)装(zhuang)背面的散热片，并被直接焊接在PCB上(shang)。

另外，由于源极引(yin)脚(jiao)被分配(pei)给7个引(yin)脚(jiao)中的5个引(yin)脚(jiao)，因此(ci)封装电感(gan)小于TO-247-4L。请(qing)注意(yi)，开关(guan)侧(ce)的浪涌会随着换流侧(ce)（而非开关(guan)侧(ce)）封装电感(gan)的减小而变小。

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