【IC】基本半导体推出支持米勒钳位的双通道隔离驱动芯片BTD25350，能高效可靠地抑制碳化硅MOS误开通

时间： 2024-06-26 来源：基本半导体公众号

技术问答

相较于硅MOSFET和硅IGBT，碳化硅MOSFET具有更快的开关速度、导通电阻更低、开启电压更低的特点，越来越广泛应用于新能源汽车、工业、交通、医疗等领域。在桥式电路中，碳化硅MOSFET具有更快的开关速度会使得串扰行为更容易发生，也会更容易发生误开通现象，所以如何有效可靠地驱动碳化硅MOSFET至关重要。我们发现，如果在驱动电路中使用米勒钳位功能，可以有效地抑制碳化硅MOSFET误开通的风险，从而提高系统可靠性和稳定性。

为此基本半导体自主研发推出可支持米勒钳位功能的双通道隔离驱动芯片 BTD25350，此驱动芯片专为碳化硅MOSFET门极驱动设计，能高效可靠地抑制碳化硅MOSFET的误开通，该驱动芯片目前被广泛应用于光伏储能、充电桩、车载OBC、服务器电源等领域中。

一. 驱动碳化硅MOSFET使用米勒钳位功能的必要性分析

1.1 在实际应用中，特别是在桥式电路中，功率器件容易发生串扰行为，在串扰行为下，门极电压会被抬高，一旦门极电压超过功率器件的开启电压，将会使已关闭的功率器件出现误开通现象，从而造成直流母线短路。为减少误开通的风险，传统的硅MOSFET和硅IGBT通常在驱动电路中采取构建负电压关断的方法，负压绝对值越高，抑制误开通的效果就越好。

如下图所示硅IGBT的驱动电路中，一般硅IGBT的驱动正电压是+15V，在关断期间，串扰电流I_gd（红色线）会流经C_iss, 在关断电阻Roff和IGBT内部栅极电阻R_g两端，产生左负右正的电压，这两个电压叠加在IGBT门极，此时IGBT会有误开通的风险。为防止误开通，需要采用负电压关断，负电压通常在-8V左右，最高-10V。

1.2 相较于硅IGBT，碳化硅MOSFET具有开关速度更快、开启电压更低、门极耐负电压能力低等三个特性，使得碳化硅MOSFET更易触发串扰行为，更加容易发生误导通风险。

以下表格为硅IGBT/ MOSFET和碳化硅MOSFET的具体参数和性能数值对比。

硅MOSFET和IGBT的门极耐负压极限可达-30V，而碳化硅MOSFET只有-8V，碳化硅MOSFET对驱动电压负值的忍耐能力明显低于硅 MOSFET和IGBT，使得碳化硅MOSFET在实际应用中驱动负电压通常在-2～-4V的水平，使用负电压进行关断的幅度明显少于硅MOSFET和IGBT。

碳化硅MOSFET的开启电压V_gs(th)是1.8V～2.7V，比硅MOSFET和IGBT的开启电压V_gs(th)要低一半，V_gs(th)越低，越容易误开通，而且V_gs(th)会随着TJ温度上升而下降，所以在高温时，V_gs(th)将变得更低，也更容易导致误开通。

同时，碳化硅MOSFET的开关速度是硅MOSFET和IGBT的两倍以上，而串扰电流I_gd=C_gd×（dv/dt），dv/dt越大，I_gd越大，越容易误开通。

综上所述，碳化硅MOSFET容易发生误开通现象。为降低误开通风险，在碳化硅MOSFET的驱动电路中加入米勒钳位功能显得尤为重要。如下图所示，门极驱动芯片的米勒钳位管脚直接连接到碳化硅MOSFET的门极，串扰电流I_gd（如下图红线）会流经C_iss→R_g→Q3再到负电源轨，形成了一条更低阻抗的门极电荷泄放回路。驱动芯片内部比较器的翻转电压阈值为2V（相对芯片对地电压），在碳化硅 MOSFET关断期间，当门极电压高于2V时，比较器输出从低电平翻转到高电平，MOSFET（Q3）被打开, 使得门极以更低阻抗拉到负电源轨，从而保证碳化硅MOSFET的负电压被更有效关断，达到抑制误开通的效果。

二. 驱动碳化硅MOSFET使用米勒钳位功能实际测试效果

2.1 在双脉冲平台进行测试，双脉冲原理如下图所示:

2.2 原理图说明：

上管（B）作为开关管接收脉冲PWM信号，下管（DUT）处于关断状态，下管(DUT）靠体二极管续流负载电感L_load的电流。

在上管（B）开通状态下，下管（DUT）发生串扰行为时，由于米勒现象的存在，门极电压将会产生一定的波动。因此，我们可以通过观察下管（DUT）门极电压的波动大小来判断米勒钳位功能的作用。

如图是驱动电路原理图，驱动芯片型号为BTD5350MCWR，是一款带米勒钳位功能的驱动芯片，碳化硅MOSFET型号为B2M040120Z, 规格1200V/40mΩ，封装TO-247-4。

2.3 双脉冲测试平台实测数据对比

2.3.1 测试条件：上管V_GS=0V/+18V；下管V_GS=0V；V_bus=800V；I_D=40A；

R_g=8.2Ω；L_load=200uH；T_A=25℃。

无米勒钳位功能，上管dv/dt=14.51V/ns，上管di/dt=2.24A/ns

有米勒钳位功能,上管dv/dt=14.51V/ns，上管di/dt=2.24A/ns

从实测波形可知，当采用0V关断下管且无米勒钳位时，下管门极电压被抬高到7.3V，下管被误开通，直流母线短路直通；

当采用0V关断下管且有米勒钳位时，下管门极电压被抬高2V，下管没有被误开通，米勒钳位功能抑制效果明显。

2.3.2 测试条件：

上管V_GS=-4V/+18V；

下管V_GS=-4V；

V_bus=800V；ID=40A；R_g=8.2Ω；Lload=200uH；TA=25℃。

无米勒钳位功能，上管dv/dt=14.51V/ns，上管di/dt=2.24A/ns

从实测波形可知，当采用-4V关断下管且无米勒钳位时，下管门极电压被抬高到2.8V，在开启电压附近，存在一定的误开通风险，特别是在高温时，MOSFET的开启电压会降低，将增加误开通的风险；

当采用-4V关断下管且有米勒钳位时，下管门极电压有被抬高，但下管仍是处于负电压关断状态，米勒钳位功能抑制效果明显，MOSFET无误开通的风险。

三. 带米勒钳位的门极驱动芯片产品推荐：BTD25350

BTD25350是基本半导体自主研发、采用电容隔离双通道带米勒钳位，专为碳化硅MOSFET门极驱动而设计的一款驱动芯片。

产品特点

原边带使能禁用管脚DIS，死区时间设置管脚DT

共模抑制CMTI可达150kV/μs

副边带米勒钳位功能

输出峰值电流可达10A

电源全电压高达33V

原副边封装爬电间距大于8.5mm，绝缘电压可达5000Vrms

副边两驱动器爬电间距大于3mm，支持VDC=1850V母线工作电压

采用SOW-18宽体封装

副边电源欠压保护阈值为8V和11V

应用方向

充电桩中后级LLC用碳化硅MOSFET方案

光伏储能BUCK-BOOST中碳化硅MOSFET方案

高频APF用两电平的三相全桥碳化硅MOSFET方案

空调压缩机三相全桥碳化硅MOSFET方案

车载OBC后级LLC中的碳化硅MOSFET方案

服务器交流侧图腾柱PFC高频臂可采用氮化镓HEMT或碳化硅MOSFET方案

功能框图

产品列表

结论

综上，在驱动碳化硅MOSFET时引入米勒钳位功能非常必要，采用基本半导体自研的BTD25350MM驱动芯片能够高效可靠地抑制误开通，该驱动芯片目前被广泛应用于光伏储能、充电桩、车载OBC、服务器电源等领域中。大家在使用碳化硅MOSFET进行方案设计时，为规避误导通风险，建议选择BTD25350驱动芯片系列产品。

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系列,SILM5764FCG-DG,SILM2660CA-DG,SILM5765CG-DG,SLMI8234HDDCP-DG,SILM5320EBBCA-DG,SLMI8234HBDCG-DG,SLM21065CA-13GTR,SILM5350SGDCM-AQ,SILM5350SADCM-AQ,SILM27212系列,SILM27624HGB-DG,SILM5350RDDCM-AQ,SLM21845,SILM5350HDDCM-AQ,SILM6478GA-AQ,SILM573X系列,SLM6260,SLM2003SCA-13GTR,SILM5350MGDCM-AQ,SILM5350PDBCA-DG,SILM5320SBDCM-DG,SILM5851NHCG-DG,SLM88347EC,SILM5142S,SILM5320RDDCM-DG,SILM5350SGBCA-AQ,SILM5320HDDCM-DG,SLM561A系列,SLMI8232BDCG-AQ,SILM8245BBCG-DG,SILM5763CG-DG,SLM2009CA-DG,SILM5350SBDCM-AQ,SILM8243DBCL-AQ,SILM105XS系列,SLMI332CG-DG,SLMI8233HBDCP-AQ,SLM34X,SILM8243BBCL-DG,SLM2005ECA-DG,SILM5350HBDCM-DG,SILM5765FCG-DG,SLM21867,SILM5350SGBCA-DG,SLMI8231DDCG-DG,SILM27624HGB-AQ,SLM6160,SLMI8234HBDCG-AQ,SLM34X 系列,SILM5350RDDCM-DG,SILM9444ME-DG,SILM27212,SLM27211EK-DG,SILM5851NHCG-AQ,SILM5992SHCG-AQ,SILM5350PDBCA-AQ,SILM8244BBCL-AQ,SLM21364CF-DG,SILM21814,SILM94112,SILM5350HGDCM-DG,SLMI330CG-DG,SILM5991SHCG-DG,SILM27624LCA-DG,SILM8244ABCL-DG,SILM5350MGDCM-DG,SILM8245GBCG-AQ,SLM2003ECA-DG,SILM8243DBCL-DG,SILM5740CG-AQ,SILM5760FCG-DG,SILM5730CG-DG,SILM5350MDDCM-DG,SILM8243GBCL-DG,SLM2752X 系列,SILM574X,SILM58XX,SILM21814CJ-AQ,SILM8260AACS-AQ,SLM21814,SILM5350SDDCM-DG,SLMI8234HDDCG-DG,SLM501A,SILM5721CA-DG,SLM2014CA-DG,SILM5150SCM-DG,SILM5350SADCM-DG,SILM8245GBCG-DG,SILM572X系列,SILM573X,SILM53505,SILM5762FCG-DG,SLM27525GB-DG,SILM27624MGB-AQ,SLM2184SCA-13GTR,SLM27511AC-7G,SILM5350M,SILM5350H,SLMI823X,SILM8244ABCL-AQ,SILM5350F,SILM104XS系列,SILM5721CA-AQ,SILM5350SBDCM-DG,SILM5350RGDCM-DG,SLMI8234HDDCG-AQ,SLM6240,SILM5350HGDCM-AQ,SILM572X,SILM5763FCG-DG,SILM5350HDDCM-DG,SILM5350P,SILM5144S,SILM59XX,SILM5350R,SLMI8232BDCG-DG,SLMI8233HDDCP-AQ,SILM5320SDDCM-DG,SLMI8233HBDCP-DG,SLMI8232DDCG-AQ,SILM5350PABCA-AQ,SLM21814G-DG,SILM8243GBCL-AQ,SILM5350RABCA-DG,SILM8244BBCG-DG,SILM5350HADCM-AQ,SLMI8234HBDCP-AQ,SILM8243ABCP-DG,SILM5350PADCM-AQ,SILM94112MG-AQ,SILM27531H 系列,SILM5350PBBCA-AQ,SILM5350SDBCA-DG,SILM1057SCA-AQ,SILM1057SEN-DG,SILM5350RGDCM-AQ,SLM2136CF-DG,SILM4228X系列,SILM8244DBCP-DG,SILM5350MDDCM-AQ,SILM27517HAD-AQ,SLMI8232DDCG-DG,SLMI332HCG-DG,SILM5350FABCA-DG,SILM5320RBBCA-DG,SILM5320,SILM5350PGBCA-DG,SILM5721CM-DG,SLM6240CB-13GTR,SILM5768LCG-DG,SILM42282CN-AQ,SILM5721FCM-AQ,SLMI8235HDDCG-AQ,SILM1044SEN-DG,SILM5350HBBCA-AQ,SILM5767FCG-DG,SLMI8233BDCG-DG,SILM1044SCA-DG,SILM5350HGBCA-DG,SILM8245BBCP-AQ,SILM5741FCG-DG,SILM5991SHCG-AQ,SILM27531H,SILM8244GBCG-DG,SILM1057SCA-DG,SILM5721FCA-DG,SILM5932SHOCG-AQ,SILM5740CG-DG,SLM27523CA-DG,SILM5721CM-AQ,SILM5350FGDCM-AQ,SILM5320HBDCM-DG,SILM8245BBCP-DG,SLMI333CG-DG,SILM5320EDBCA-DG,SILM5731CG-DG,SILM5350MBDCM-DG,SILM1050SCA-DG,SILM8245ABCL-AQ,SILM6478CB-AQ,SLM501A系列,SLM7888MD,SILM8244DBCG-AQ,SILM5350PBBCA-DG,SILM8243ABCP-AQ,SILM9441ME-DG,SLM21364,SILM576X,SILM5150SCG-DG,SILM5350RABCA-AQ,SILM5350HBBCA-DG,SILM5350FABCA-AQ,SILM27624MGB-DG,SLMI8235HDDCG-DG,SILM5350PADCM-DG,SILM5350HADCM-DG,SLMI8233BDCG-AQ,SILM8243BBCL-AQ,SILM6582,SILM5350FGDCM-DG,SILM8245ABCL-DG,SILM27519HAD-7G,SLMI8233DDCG-AQ,SLM2181CA-DG,SILM8

选型指南 - 数明半导体 - 2023/7/14 PDF 中文下载

纳芯微公司介绍

型号- NCA8244-DTSTR,NCA8245-DSWTR,NSI6602,NCA1051,NSI1312,NCA9617,NSI8308X,NCA8244,NSM2017,NSI6611X,NSM2018,NSM2019,NSM2013,NIRS485,NSI6801X,NCA8T245-DTSXR,NSM2015,NSM2016,NSD1624-Q1,NSI6601B,NSM2011,NSI6601C,NSM2012,NSI6651X,NSI6631ASC-DWSR,NSI36XX,NSI6601MB,NSI6801L,NSI6601MC,NSI1306,NSI824X,NSI812X,NSI8308XE,NCA1042,NSI6801T,NSI6801,NSI1305,NCA1043,NSI6622X,NSR35XXX Q1,NSM201X,NSE11409,NSM2020,NSL2163X,NSD8306,NCA8244-Q1TSTR,NSD8308,NCA3491,NSD1025X,NSI8308A,NSI86XX,NSI6651ASC-DWSR,NSI68010,NSI68011,NSI1303X,NSI6851X,NSI66X1X-Q1,NSM2035,NSM2031,NSM2032,NSI6801C,NSM2033,NSIP8308X,NCA8245-DTSTR,NSD1624,NSR31XXX Q1,NSI6801B,NCA8245L-DTSTR,NSI6811,NSD731X,NSIP88XX,NSI1400,NSI6931,NSI82XXC,NSD11416,NSI826X,NCA3485,NCA8541-DTSTR,NSD56008,NSI82XX,NCA8244L-DSWTR,NSM2041,NSI6651ALC-DWSR,NSL2161X,NSI319X,NCA9539,NSI6601X-Q1,NSI6611ASC-DWSR,NSR33XXX Q1,NSI821X,NIRSP31,NSG65N15A,NSD5604,NSD122X,NSI66X1X,NSI6911,NCA9646,NSIP89XX,NCA9645,NCA9648,NCA8244-DSWTR,NSD12409,NCA8245L-DSWTR,NSD2621,NSIP87XX,NSD1015,NSI810X,NSI6601MX,NCA8T245-Q1DTSXR,NCA1042A,NSI823X,NSI6601XM,NSI1311X,NSI6602V,NSD3608,NSI6602HC,NSI6601X,NSI6602HB,NSIP1042,TL432,TL431,NSM2111,NCA84245-DTSXR,NSD1025,NCA82DS44-Q1TSTR,NIRS31,NCA8244L-DTSTR,NSI1200,NSI1042,NSI6611,NCA9306,NCA1145,NSI6602HA,NSI822X,NSI1300X,NCA1021,NCA8244-Q1SWTR,NSI6601WC,NSD262X,NSI6602B,NSI6602C,NSI6602E,NSI1050,NSIP8XX,NSI6602A

商品及供应商介绍 - 纳芯微电子 - 版本：Q3, 2022 - 2022/12/14 PDF 中文下载

研讨会2024功率器件新技术研讨会

描述- 11月21日在线直播，带来低导通电阻的功率MOS、集成驱动的GaN IC、IGBT新技术、用于电机驱动/BMS/移动储能的SGT MOS、高压车规SiC功率MOS、国产车规IGBT模块等功率器件新产品新技术，点击了解报名

活动发布时间 : 2024-10-12

技术文章 | 类比半导体DR7808预驱芯片在新能源汽车中的应用

上海类比半导体技术有限公司作为国内领先的模拟及数模混合芯片设计商，成功设计并生产了DR7808预驱芯片，不仅在技术层面实现了重大突破，更在实际应用中展现出卓越的性能和可靠性。DR7808预驱芯片以其优化的集成度和增强的功能性，能够轻松应对当前汽车电子系统设计面临的挑战，同时高效满足客户在多样化应用场景下的具体需求。

应用方案发布时间 : 2024-08-02

上海数明半导体（Sillumin）成立于2013年，聚焦于高性能模拟芯片设计以及系统的整体解决方案，产品包括驱动芯片、隔离器、电源管理以及智能光伏方案等，广泛应用在工业、汽车以及能源等领域。

驱动芯片线性照明芯片门极驱动电机驱动隔离器件电源管理芯片 TEC控制器开关电源芯片智能光伏芯片智能光伏模块

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SiC科普小课堂 | 什么是米勒钳位？为什么碳化硅MOSFET特别需要米勒钳位？| 视频

今天的“SiC科普小课堂”中，基本半导体市场部总监魏炜老师将着重为大家讲解什么是米勒现象？为什么驱动碳化硅MOSFET需要使用米勒钳位功能？以及基本半导体的创新性产品选型推荐。

设计经验发布时间 : 2024-09-09

灿瑞科技（OCS）成立于2005年，是专业的模拟、数字及混合集成电路设计公司，专注于磁传感器芯片、DC风扇（马达）电机驱动芯片、LED驱动芯片、电源管理芯片、光学传感器等.世强是灿瑞科技（OCS）官方授权一级代理商，代理灿瑞科技（OCS）旗下磁传感器、线性霍尔传感器、直流有刷电机驱动IC、DC风扇（马达）电机驱动芯片等产品，库存丰富，正品保证。

磁开关霍尔传感器大功率LED驱动器单相直流风扇驱动器线性霍尔传感器驱动IC

授权代理商 - 世强先进（深圳）科技股份有限公司线上商城技术资料

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亚成微电子（Reactor Microelectronics）LED照明驱动芯片选型指南

描述- 亚成微电子股份有限公司（简称“亚成微”），成立于2006年，是—家专注高速功率集成技术的高端模拟IC设计公司，总部位于西安，在厦门、深圳、宁波、中山等地设有研发中心或客户支持中心。基于“高速率功率集成技术平台”已量产包括射频功率放大器供电管理方案-包络跟踪芯片（ET)、智能功率开关芯片、AC/DC电源管理芯片、线性LED照明驱动芯片以及功率MOSFET在内五大产品线，可被广泛应用于无线通信、工业控制、汽车电子、消费电子以及LED照明等领域。

型号- RM9003X 系列,RM9003XX,RM9001DE,RM9031A,RM9023D,RM9001DB,RM9023F,RM9001DA,RM9023E,RM9003B,RM9023-XX,RM9003A,RM9010GBV,RM9012GB,RM9010GB,RM9023-05,RM9010X,RM9226,RM9006X,RM9001AH,RM9005AC,RM9001AF,RM9001AE,RM9003EE,RM9023-29,RM9033GA,RM06R20X,RM9033GE,RM9033GF,RM9115,RM9006ABS,RM9031X,RM9023X,RM9003X,RM9015X,RM9003BD,RM9003BB,RM9002DE,RM9015CB,RM9002DC,RM9001D,RM9002DB,RM9005G,RM06R20E,RM9023-20,RM06R20D,RM06R20C,RM9005E,RM06R20B,RM9126A,RM06R20A,RM9126B,RM9012X,RM9001AS,RM901CE,RM923X,RM9016X,RM9016BH,RM9006AC,RM9006AB,RM9010E,RM9023-07,RM9030E,RM9001X 系列,RM9003GA,RM9013,RM9016,RM9030CF,RM9015,RM9023-15,RM9103A,RM9023-13,RM9001X

选型指南 - 亚成微电子 - V1.3 - 2022/8/4 PDF 中文下载

瞻芯电子荣获“东方芯港·明日之星”奖，致力于打造碳化硅(SiC)功率器件芯片和驱动芯片的产业化

2017年，瞻芯电子在东方“芯”港这片沃土创立，前瞻性地致力于打造碳化硅(SiC)功率器件芯片和驱动芯片的产业化，现已成长为我国少有的碳化硅(SiC)芯片的垂直整合制造（IDM）企业，累计交付核心产品：碳化硅(SiC)MOSFET约900万颗，驱动芯片约4800万颗，广泛应用于新能源汽车、光伏与储能、充电桩、工业和通信电源等领域。

原厂动态发布时间 : 2024-08-24