尋找合適的閘極驅動器

因其啟用的電氣特性和性能之故，切換至寬能隙技術需要經過深思熟慮的方法和仔細搭配的元件選擇，所帶來的挑戰與使用矽晶設計完全不同。為了進一步減少切換損耗，寬能隙 FET 需要能夠快速充電與放電的合適閘極驅動器，因為傳統矽 MOSFET 電晶體閘極驅動器可能無法提供適當調節的電壓，或是無法在寬能隙設計中處理高共模電壓瞬態。

如 圖 2 所示，當發生切換事件時，切換節點上的電壓變化會產生電流，流經驅動器的寄生電容。如果驅動器沒有足夠的共模瞬態抗擾性 (CMTI)，則共模電流可能會導致閘極驅動器故障，如 圖 3 中所示。

圖 2 切換事件造成共模電流。

圖 3 閘極驅動器 CMTI 故障的範例。

為了克服閘極驅動器的挑戰並解開 CMTI 疑慮，工程師可使用配備米勒箝位技術的全新閘極驅動器，高 CMTI 額定值和可調式電壓轉換率功能，避免擊穿或閘極驅動器故障。TI 的 UCC5880-Q1 強化型隔離式閘極驅動器具有高達 20 A 的即時可變閘極驅動強度，而且此功能可讓您提高功率密度，降低系統設計複雜度和成本，同時還能達成安全與性能目標。TI 的 300-kW DC/AC 高功率、高性能車用 SiC 牽引變流器參考設計，展示如何在不同負載條件下調整行駛速度，以平衡效率與此及所探討的挑戰。

更快的切換代表更低的切換損失，但也可能造成非必要的電壓振鈴及共模雜訊問題。圖 4 展示具有離散式閘極驅動器的 GaN FET。兩部裝置本身不僅具有寄生電感，同時也具有連接銅的印刷電路板 (PCB) 走線電感。驅動迴路的總電感可減緩 GaN FET V_DS 轉換速度，進而限制 GaN FET 能夠減少的切換損失。這就是如 LMG3526R030 等 TI GaN FET (請參閱 圖 5) 會將閘極驅動器整合至相同封裝中的原因。在整合閘極驅動器後，就不會產生 PCB 電感 (L_{g_pcb} 和 L_{s_pcb})。另外，也爲閘極驅動迴路 (最小化 L_cs) 建立源極接線 (Kelvin Source) 連接；因此 TI GaN FET 可在高瞬態電壓下切換，進而將切換損失降到最低。

圖 4 附帶離散式閘極驅動器的 GaN FET 與迴路上的寄生電感。

圖 5 簡化 LMG3526R030 方塊圖。