來源：英飛凌工業半導體

碳化矽（SiC MOSFET）和氮化鎵（GaN）因其高頻率、低損耗的特性得到廣泛的應用，但對驅動系統的性能提出了更高的要求。英飛凌最新一代增強型 EiceDRIVER™ 1ED34X1 系列可提供高的輸出電流、米勒鉗位保護、精准的短路保護、可調的軟關斷等功能，為新一代的功率器件保駕護航。

EiceDRIVER™ 增強型 1ED34X1 主要特色：

• 單通道隔離型柵極驅動晶片
• 輸出電流典型值 +3/6/9A
• 功能絕緣電壓高達 2300V
• 帶米勒鉗位、Desat 短路保護、軟關斷
• CMTI > 200kV/µs
• 輸出側電壓供電區間（VCC2-VEE2）最大可到 40V
• 隔離能力和相關認證：UL 1577 & VDE 0884-11
• 封裝：DSO16 300 mil 寬體封裝 8mm 爬電距離適用於 IGBTs,MOSFETs,CoolSiC™ SiC MOSFET

（更多關於增強型 1ED34X1 系列的特點及參數請參考閱讀：IGBT 驅動晶片進入可程式設計時代，英飛凌新品 X3 有何玄機？）

北京晶川電子基於 1ED3491 設計了一款適配於 SiC MOSFET 驅動板：2SID-1ED3X-62MM-1206D0

主要特色：

• 2 路輸出，適用于 62mm 封裝半橋器件
• 高度集成的隔離電源
• 短路保護
• 欠壓保護
• 米勒鉗位
• 相容 5V/15V PWM 信號
• 高級驅動 IC：1ED3491MU12M
• 適配於：
  　FF4MR12KM1H,1200V,4mΩ 62mm 封裝模組
  　FF2MR12KM1H,1200V,2mΩ 62mm 封裝模組

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1ED34X1 高輸出電流能力有利於減少
功率器件的開關損耗，並節約推挽電路成本

EiceDRIVER™ 1ED3491 具有高達 9A 的輸出電流典型值，在驅動大功率模組的時候可省去推挽電路實現節約成本、減少傳播延時、提高開關速度，減少開關損耗。

我們通過雙脈衝開關實驗，對比了兩種驅動方式的開關損耗：

• 測試板 1：搭載 1ED3491 的驅動板 2SID-1ED3X-62MM-1206D0
• 測試板 2：搭載 1ED020I12-F2（2A）及推挽元件 IXDN609（9A）
• 模組型號：FF2MR12KM1H
• 驅動電壓：+18V/-3.5V
• Vbus=600V Id=370A

CH2：下管 Vgs、CH3：下管 Vds

CH4：電流 Id、CHm1：損耗

圖 1、1ED3491 驅動模組損耗 Eon=22.3mJ

圖 2、1ED3491 驅動模組損耗 Eoff=14.09mJ

圖 3、2A 驅動 IC+ 推挽驅動模組損耗 Eon=24.6mJ

圖 4、2A 驅動 IC+ 推挽驅動模組損耗 Eoff=15.2mJ

從測試結果可看出，使用 1ED3491，比使用 2A 驅動 + 推挽的方式，開通損耗 Eon 降低了 2.3mJ，降低大概 9.3%。關斷損耗 Eoff 降低了 1.1mJ，降低大概 7.2%。

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1ED34X1 米勒鉗位抑制寄生導通，
可外置 MOSFET 增強鉗位能力

以下圖為例展示米勒寄生導通產生的原因：在上管的開通時刻，下管關斷，DS 間電壓上升，產生電壓變化率 dv/dt，dv/dt 通過（Cgd）米勒電容向柵極注入電流。米勒電流跨越整體柵極路徑使得下管柵極上出現電壓尖峰。如果下管 Vgs 尖峰超過器件的Vgs（th），則可能會發生半橋直通現象。低閾值電壓的功率器件，如 SiC MOSFET，更有可能受到此影響損壞。如下圖 5。更多米勒效應的解釋及應對方法可參考：米勒電容、米勒效應和器件與系統設計對策

圖 5、米勒效應圖解

1ED34X1 系列集成米勒鉗位元功能。鉗位元方式分為兩種。一種是直接鉗位，例如 1ED3431，即直接把 clamp pin 接到 IGBT 的門極。這種情況下鉗位元電流的典型值是 2A，適用於 100A 以下的 IGBT。

另一種方式是在 clamp pin 外接一個 N-MOSFET，來擴展鉗位電流，以適應更大電流 IGBT 的需求。例如 1ED3461 及 1ED3491。根據外接 NMOS 型號的不同，鉗位電流最大可擴展到 20A。

驅動板 2SID-1ED3X-62MM-1206D0 在做 SiC MOSFET 雙脈衝測試時，首先沒有外接米勒鉗位 MOS，米勒效應引起了明顯的門極電壓過沖，如圖 6.1 - 2 中 CH1 黃色通道紅圈部分，Vgs 尖峰 2.08V， △V=5.58V。然後將 1ED3491 CLAMPDRV 腳外接 5.4A MOS（PMV45EN），米勒鉗位功能起到了立竿見影的效果，如圖 7.1 - 2 中 CH1 黃色通道紅圈部分，Vgs 尖峰降為 -1.26V，△v 只有 2.24V。

驅動電壓：+18V/-3.5V

CH1：上管 Vgs、CH2：下管 Vgs

CH3：下管 Vds、CH4：電流 Id

未加米勒鉗位測試的全圖與展開波形圖

加米勒鉗位測試的全圖與展開波形圖

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1ED34X1(clamp driver)Desat保護時間、
軟關斷時間精確可調

由於 SiC MOSFET 器件短路耐受時間相對較短，CoolSiC™ MOSFET Easy 封裝模組在 +15V 驅動供電時，資料手冊標稱短路時間只有 2us 例如：FF17MR12W1M1H_B11。而 62mm 封裝的 CoolSiC™ 模組雖然沒有標稱短路時間，但仍然有一定的短路能力，這裡我們使用 62mm 封裝的模組來驗證 1ED3491 的短路保護功能。

1ED34X1 具有退飽和保護功能。以往短路保護消隱時間需要通過外接電容來實現，而 1ED34X1 系列則不需要外接電容，它通過 ADJB 引腳連接不同阻值的電阻可設置不同的消隱時間，共有 16 檔可調，DESAT 濾波時間 tDESATfilter:1.6µs 至 4.0µs，Leading edge 消隱時間 tDESATleb:0.65µs 至 1.15µs。1ED34x1 還具有在故障情況下軟關斷的功能。在器件出現過流故障的情況下，驅動晶片將會使用較低的電流關斷 IGBT，將會減慢 IGBT 的 di/dt，避免出現過高的電壓尖峰損壞 IGBT。軟關斷的參數通過 ADJA 連接的電阻可調。系列中每一款晶片都有 16 檔關斷電流。

圖 8為當 ADJA 下拉電阻 = 10K、ADJB 下拉電阻 = 100K 的 SiC 短路波形，此時短路保護時間為 1us，軟關斷時間為 1.23us，能夠滿足 SiC MOSFET 2us 短路時間的苛刻要求。

CH1：Flt 信號、CH2：下管 Vgs、CH3：Desat 信號

圖 8、短路保護時間 1us+ 軟關斷時間 1.23us

總結

得益于英飛凌驅動 1ED3491 做強大的後盾，晶川驅動板 2SID-1ED3X-62MM-1206D0 能出色的驅動和保護 SiC MOSFET。1ED34X1 系列驅動晶片 9A 的輸出電流能力省錢又省力、Clamp 防直通立竿見影、Desat 快准穩、Soft-off 輕鬆防過壓、DSO16 封裝小驅動更緊湊。英飛凌 X3 系列是驅動 SiC MOSFET 和 IGBT 的不二之選。