驱动器源极引脚的效果：双脉冲测试比较
本文的关键要点
・具备驱动器源极引脚，可以大大降低导通损耗和关断损耗。
・如果id导通峰值或vds关断浪涌因开关速度提升而增加，就需要采取对策。
在上一篇文章中，我们通过工作原理和公式了解了有无驱动器源极引脚的差异和效果。有驱动器源极引脚的mosfet可以消除源极引脚的电感带来的影响，从而可降低开关损耗。在本文中，我们将通过双脉冲测试来确认驱动器源极引脚的效果。
驱动器源极引脚的效果：双脉冲测试比较
为了比较没有驱动器源极引脚的mosfet和有驱动源极引脚的mosfet的实际开关工作情况，我们按照右图所示的电路图进行了双脉冲测试，在测试中，使低边（ls）的mosfet执行开关动作。
高边（hs）mosfet则通过rg_ext连接栅极引脚和源极引脚或驱动器源极引脚，并且仅用于体二极管的换流工作。在电路图中，实线是连接到源极引脚的示意图，虚线是连接到驱动器源极引脚的示意图。
我们来分别比较导通时和关断时的漏-源电压vds和漏极电流id的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值（vdss的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值（rds(on)）为 40mω的sic mosfet。to-247n封装的产品（型号：sct3040kl）没有驱动器源极引脚，to-247-4l（sct3040kr）和to-263-7l（sct3040kw7）有驱动器源极引脚。这是在rg_ext为10ω、施加电压vhvdc为800v、id为50a左右的驱动条件下的波形。
与没有驱动器源极引脚的to-247n封装产品（浅蓝色虚线）相比，有驱动器源极引脚的to-247-4l封装产品（红色虚线）和to-263-7l封装产品（绿色虚线）导通时的id上升速度更快。通过比较，可以看出to-247n封装产品（浅蓝色线）的开关损耗为 2742µj，而to-247-4l封装产品（红色线）为1690µj，开关损耗减少约38%；to-263-7l封装产品（绿线）为 2083µj，开关损耗减少24%，减幅显著。
通过导通波形可以确认，to-247-4l的id峰值达到了80a，比to-247n大23a。这是因为，尽管在mosfet的开关工作过程中对coss的充放电能量是恒定的，但由于驱动器源极引脚可提高开关速度，所以充放电时间缩短，最终导致充电电流的峰值变大。虽然hs侧mosfet的误启动也会导致峰值电流增加，但这不是误启动造成的。
to-263-7l的id峰值为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，与后续会介绍的关断浪涌的差异成因一样。也就是说，由did/dt产生的开关侧（ls）和换流侧mosfet的总封装电感引起的电动势，会将开关侧mosfet的vds压低，并使开关侧mosfet的coss中积蓄的能量被释放，但to-263-7l的放电电流很小，导通时的id峰值也很小。
此外，导通时的开关损耗eon也是由于相同的原因，to-247-4l封装产品的开关侧mosfet的vds被压低，最终使开关损耗eon降低。
但是，如果to-247-4l和to-263-7l没有采取误启动对策，发生误启动时导通电流的峰值可能会进一步增加，因此建议务必采取误启动对策，比如在米勒钳位电路或栅极-源极之间连接几nf的电容。如果希望进一步了解详细信息，请参考应用指南中的“sic-mosfet 栅极-源极电压的浪涌抑制方法”。
接下来是关断时的波形。可以看出，to-247n封装产品（浅蓝色实线）的开关损耗为2093µj，to-247-4l封装产品（红色实线）为1462µj，开关损耗降低约30%，to-263-7l封装产品（绿色实线）为1488µj，开关损耗降低约29%，即使降幅没有导通时那么大，也已经是很大的改善。
关断时在vds中观测到的关断浪涌的主要起因是主电路的总寄生电感。它是前面给出的双脉冲测试电路中的布线电感lmain与开关侧和换流侧mosfet的封装电感（ldrain+lsource）的合计值。因此，对于封装电感几乎相同的to-247-4l（红色实线）和to-247n（浅蓝色实线）而言，浪涌会随着did/dt速度的升高而增加。在该测试中，to-247-4l为1009v，比to-247n的890v大119v，因此可能需要采取缓冲电路等浪涌对策。
同为带有驱动器源极引脚的产品，to-263-7l（绿色实线）的浪涌比to-247-4l（红色实线）小，是因为封装结构不同。to-263-7l的漏极被分配到封装背面的散热片，并被直接焊接在pcb上。另外，由于源极引脚被分配给7个引脚中的5个引脚，因此封装电感小于to-247-4l。请注意，开关侧的浪涌会随着换流侧（而非开关侧）封装电感的减小而变小。
关于开关损耗的比较信息汇总如下：
文章来源：罗姆半导体集团
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高边（hs）mosfet则通过rg_ext连接栅极引脚和源极引脚或驱动器源极引脚，并且仅用于体二极管的换流工作。在电路图中，实线是连接到源极引脚的示意图，虚线是连接到驱动器源极引脚的示意图。
我们来分别比较导通时和关断时的漏-源电压vds和漏极电流id的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值（vdss的波形以及开关损耗。测试中使用的是最大额定值（rds(on)）为 40mω的sic mosfet。to-247n封装的产品（型号：sct3040kl）没有驱动器源极引脚，to-247-4l（sct3040kr）和to-263-7l（sct3040kw7）有驱动器源极引脚。这是在rg_ext为10ω、施加电压vhvdc为800v、id为50a左右的驱动条件下的波形。
与没有驱动器源极引脚的to-247n封装产品（浅蓝色虚线）相比，有驱动器源极引脚的to-247-4l封装产品（红色虚线）和to-263-7l封装产品（绿色虚线）导通时的id上升速度更快。通过比较，可以看出to-247n封装产品（浅蓝色线）的开关损耗为 2742µj，而to-247-4l封装产品（红色线）为1690µj，开关损耗减少约38%；to-263-7l封装产品（绿线）为 2083µj，开关损耗减少24%，减幅显著。
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to-263-7l的id峰值为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，与后续会介绍的关断浪涌的差异成因一样。也就是说，由did/dt产生的开关侧（ls）和换流侧mosfet的总封装电感引起的电动势，会将开关侧mosfet的vds压低，并使开关侧mosfet的coss中积蓄的能量被释放，但to-263-7l的放电电流很小，导通时的id峰值也很小。
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