如何减轻米勒电容所引起的寄生导通效应

米勒电容是IGBT（绝缘栅双极晶体管）在开关操作中遇到的一个关键问题，尤其是在单电源门极驱动的应用中。米勒效应是指在IGBT关断期间，门极G与集电极C之间的耦合导致的瞬态dv/dt（电压变化率），这可能会引起门极电压VGE升高，从而导致IGBT意外导通，这是一个潜在的系统不稳定因素。 当上管IGBT在半桥拓扑中导通时，下管IGBT的C-E间的寄生米勒电容CCG会与门极驱动电阻RG和内部门极驱动电阻RDRIVER形成通路，产生门极充电电流。这个电流可能导致门极电压超过IGBT的导通阈值，尤其是考虑到温度上升会降低IGBT的门极驱动阈值。 为了解决这一问题，有几种传统的应对策略： 1. **独立的门极开通和关断电阻**：增大门极导通电阻RGON可以减小门极充电的电压和电流，但会增加开通损耗；减小关断电阻RGOFF可以抑制寄生导通，但可能在关断时产生过压尖峰和门极振荡。 2. **增加G-E间电容**：添加电容CG分担米勒电容的充电电流，但会增加门极驱动电源的功耗和开关损耗。 3. **采用负电源电压**：负电压驱动可以提高门极阈值电压，防止意外导通，但在大电流应用中常见，小电流应用因成本原因较少使用。 4. **有源米勒钳位**：通过门极G与射极E之间添加三级管，当VGE达到一定值时，三级管导通，旁路米勒电容的电流，避免驱动器引脚VOUT受其影响。这种方法虽然增加电路复杂性，但能有效抑制寄生导通且无需优化电阻或电容。 每种方法都有其优缺点，例如减小RGOFF会增加过压尖峰，增加CG会降低效率，负电源则增加设计复杂度。有源米勒钳位虽然有效，但也增加了设计的复杂性。 近年来，高度集成的门极驱动器，如AVAGO的ACPL-331J和ACPL-332J，已经内置了有源米勒钳位和其他保护功能，这不仅降低了设计复杂性，还减少了产品的尺寸，提高了系统的整体稳定性。对于设计者来说，选择合适的技术和驱动器是优化IGBT性能和可靠性的重要环节。