刘松 曹雪 刘瞻 张龙

摘 要：分析了超结结构功率MOSFET在开关过程中由于Coss和Crss电容更强烈的非线性产生更快开关速度的特性；给出了不同外部驱动参数对开关过程的dV/dt和di/dt的影响；列出了不同驱动电路开关波形及开关性能的变化。最后，设计了优化驱动电路，实现优化的EMI结果，并给出了相应驱动电路的EMI测试结果。

关键词：超结；驱动；EMI；非线性

0 引言

近几年，超结（Super Junction）结构高压功率MOSFET 由于具有非常低的导通电阻（RDSON）和开关损耗，在各种电源系统中获得越来越多的应用。超结结构通过降低内部晶胞单元的尺寸，采用非常高的单元密度，大幅降低了导通电阻和硅片面积，节省成本。硅片面积的降低也会导致器件的各种寄生电容降低，器件开关速度更快，开关损耗减小，进一步提高系统的效率。

但是，器件过低的寄生电容导致开关速度过快，开关过程中产生过大的dV/dt和di/dt，这会带来EMI设计的问题及栅极振荡。因此，对于超结结构高压MOSFET，需要优化系统及驱动电路，从而在效率和EMI之间达到设计的平衡，满足系统的要求。[1-4]

1 超结结构高压功率MOSFET的开关特性

在开关过程中，平面功率MOSFET的dV/dt、di/dt完全由栅极驱动控制，通过调整外部的栅极电阻就可以控制系统的dV/dt和di/dt。，但是，超结结构功率MOSFET栅极电荷、Coss和Crss的非线性特性增加，在高压下电容变得非常小，在低压时电容又变得非常大，如果使用栅极电阻值取值范围小，柵极驱动电路的栅极电阻参数不能有效控制其开关特性，如VDS电压的变化率主要受输出电容Coss和负载电流控制。……