先說結(jie)論，如果條件允(yun)許還是(shi)很(hen)建議使用(yong)負壓(ya)作(zuo)為(wei)IGBT關斷的(de)(de)。但是(shi)從(cong)(cong)成本和(he)設計的(de)(de)復雜度來說，很(hen)多工程師客(ke)戶希望(wang)不要使用(yong)負壓(ya)。下(xia)面(mian)我們從(cong)(cong)門極(ji)寄生導通現(xian)象來看這個(ge)問題。

IGBT是一個受門(men)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)壓控制開關的(de)(de)(de)器件，只有門(men)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)壓超過(guo)(guo)閾值才能開通。工作時常(chang)被看成一個高(gao)(gao)速開關，在實際使用中會產生(sheng)很高(gao)(gao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓變化(hua)(hua)dv/dt和電(dian)(dian)流變化(hua)(hua)di/dt。電(dian)(dian)壓變化(hua)(hua)Dv/dt通過(guo)(guo)米勒(le)電(dian)(dian)容CCG電(dian)(dian)容產生(sheng)分布電(dian)(dian)流灌入門(men)極(ji)(ji)(ji)(ji)，使門(men)極(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)壓抬升，可能導(dao)致原(yuan)本(ben)處于關斷狀態的(de)(de)(de)IGBT開通，如圖1所示(shi)。電(dian)(dian)流變化(hua)(hua)di/dt可以(yi)通過(guo)(guo)發射極(ji)(ji)(ji)(ji)和驅動回(hui)路共用的(de)(de)(de)電(dian)(dian)感產生(sheng)電(dian)(dian)壓，影響門(men)極(ji)(ji)(ji)(ji)，如圖2。

應對米勒電流引起的(de)誤(wu)導通(tong)，目前普遍的(de)方法是用(yong)米勒鉗(qian)位，既在某個(ge)器件不需要開通(tong)的(de)時候給予一個(ge)低阻抗回路到電源參考地。如圖3，在IGBT處于關斷的(de)時候，晶體管(guan)T受(shou)控導通(tong)，以(yi)實現門極GE之間(jian)低阻狀態。

對于(yu)電流變化di/dt作(zuo)用(yong)于(yu)門(men)(men)(men)極的(de)情況(kuang)(kuang)，因為門(men)(men)(men)極回路(lu)(lu)里包含有電感和(he)G、E之間的(de)電容，將構(gou)成一(yi)個(ge)二(er)階(jie)電路(lu)(lu)。一(yi)般(ban)正常(chang)情況(kuang)(kuang)下，門(men)(men)(men)極電阻Rg>2√(L?C)。但是(shi)如果這時(shi)候使用(yong)了(le)第一(yi)種方案(an)中的(de)米勒鉗(qian)位電路(lu)(lu)，那么會形成一(yi)個(ge)低(di)阻尼的(de)二(er)階(jie)回路(lu)(lu)，從而是(shi)門(men)(men)(men)極的(de)電壓被(bei)抬得更(geng)高。

我(wo)們用(yong)圖4的(de)(de)(de)波(bo)形來(lai)說(shuo)明門極(ji)產生的(de)(de)(de)寄(ji)生電(dian)(dian)壓(ya)(ya)現象。仿真在半橋電(dian)(dian)路(lu)下進行(xing)，其(qi)中(zhong)綠色(se)的(de)(de)(de)第(di)(di)4通(tong)(tong)道，紅色(se)的(de)(de)(de)第(di)(di)2通(tong)(tong)道以及藍色(se)的(de)(de)(de)第(di)(di)3通(tong)(tong)道分別(bie)(bie)是(shi)(shi)開(kai)通(tong)(tong)IGBT的(de)(de)(de)門極(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)、IC電(dian)(dian)流(liu)(liu)以及VCE電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。而(er)黃色(se)的(de)(de)(de)第(di)(di)1通(tong)(tong)道是(shi)(shi)同(tong)一橋臂上對(dui)(dui)(dui)管的(de)(de)(de)門極(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，可(ke)(ke)以看(kan)到有(you)兩個(ge)(ge)正向的(de)(de)(de)包和(he)一個(ge)(ge)負向的(de)(de)(de)坑(keng)。其(qi)中(zhong)第(di)(di)1個(ge)(ge)包和(he)第(di)(di)1個(ge)(ge)坑(keng)就是(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)發射極(ji)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)感(gan)引(yin)起的(de)(de)(de)，在時序正好對(dui)(dui)(dui)應了兩次電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)變化。而(er)第(di)(di)2個(ge)(ge)包則是(shi)(shi)由(you)dvCE/dt帶來(lai)的(de)(de)(de)寄(ji)生影(ying)響，可(ke)(ke)以通(tong)(tong)過米勒鉗位(wei)來(lai)抑制(zhi)，也(ye)可(ke)(ke)以用(yong)關(guan)斷負壓(ya)(ya)解決。但(dan)對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)前(qian)兩個(ge)(ge)尖峰(feng)，用(yong)米勒鉗位(wei)效(xiao)(xiao)可(ke)(ke)能會使(shi)峰(feng)值更(geng)高。圖5(a)和(he)(b)分別(bie)(bie)是(shi)(shi)無米勒鉗位(wei)和(he)有(you)米勒鉗位(wei)的(de)(de)(de)波(bo)形，從橘色(se)的(de)(de)(de)波(bo)形表現來(lai)看(kan)，用(yong)米勒鉗位(wei)對(dui)(dui)(dui)解決米勒導(dao)通(tong)(tong)非常(chang)有(you)效(xiao)(xiao)，但(dan)對(dui)(dui)(dui)寄(ji)生電(dian)(dian)感(gan)引(yin)起的(de)(de)(de)門極(ji)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)尖峰(feng)則效(xiao)(xiao)果不佳。特別(bie)(bie)是(shi)(shi)第(di)(di)2個(ge)(ge)向下的(de)(de)(de)峰(feng)值很重要，我(wo)們接著分析。

由于受模塊內部(bu)(bu)(bu)發射(she)極(ji)(ji)綁定線的(de)(de)影響，上面的(de)(de)測(ce)量都是在外部(bu)(bu)(bu)端(duan)子上的(de)(de)，內部(bu)(bu)(bu)G、E上到底如何呢？我們將借助仿真來(lai)展現。圖6和圖7分(fen)別是仿真電(dian)路測(ce)試點(dian)和測(ce)得的(de)(de)內部(bu)(bu)(bu)電(dian)壓(ya)波形。可以(yi)看見內部(bu)(bu)(bu)門(men)極(ji)(ji)電(dian)容(rong)上的(de)(de)電(dian)壓(ya)和外部(bu)(bu)(bu)測(ce)得的(de)(de)剛好是相反的(de)(de)。之前那個向下的(de)(de)尖峰(feng)才是真正會帶來(lai)門(men)極(ji)(ji)電(dian)壓(ya)提高的(de)(de)關(guan)鍵！

那加(jia)上(shang)米勒(le)鉗位功(gong)能(neng)后效果怎么樣呢？請(qing)參考圖(tu)8，實線是用(yong)(yong)了miller功(gong)能(neng)的，虛線是沒有用(yong)(yong)miller功(gong)能(neng)的，峰(feng)值更大，增加(jia)了寄生(sheng)(sheng)導通(tong)的風險。看來(lai)米勒(le)鉗位無法解決di/dt引起的寄生(sheng)(sheng)導通(tong)問題。這種情(qing)況下，只能(neng)仰仗負壓關斷，或(huo)者增大Rg來(lai)放慢di/dt了。

在實際產品(pin)中(zhong)，特別是小(xiao)(xiao)功率的三(san)相橋模塊(kuai)(kuai)產品(pin)，基本發射極都(dou)不(bu)是Kelvin結構，連接(jie)結構復雜(za)，如圖9所(suo)示，非常容(rong)易出現(xian)di/dt引起的寄生(sheng)導通現(xian)象。好(hao)在這種小(xiao)(xiao)模塊(kuai)(kuai)使用的時候都(dou)會加上不(bu)小(xiao)(xiao)的門極電阻，從而(er)限(xian)制(zhi)了開關斜(xie)率。而(er)大功率模塊(kuai)(kuai)一般都(dou)會有輔助(zhu)Emitter腳，驅動回路里不(bu)會出現(xian)大電流疊加。

總結(jie)一下(xia)，對于米勒電(dian)流引起(qi)的(de)寄(ji)生導通，在0V關(guan)斷的(de)情(qing)況下(xia)，可以使用米勒鉗位(wei)來(lai)抑制。當出現非米勒電(dian)流引起(qi)的(de)寄(ji)生導通時，如(ru)果不想減慢(man)開關(guan)速度(du)增加(jia)(jia)損耗的(de)話(hua)，加(jia)(jia)個(ge)負壓會(hui)是(shi)一個(ge)極其便(bian)利的(de)手段(duan)。