SIC-MOS布局布线建议

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推荐 Layout

目前为止说明过的栅极驱动电路的功能有以下几个：

l   栅极电阻（调整开关速度）

l   缓冲电路（增强栅极驱动能力）

l   栅极浪涌保护（保护 MOSFET 栅极）

l   MOSFET 短路保护（防止过流时发生损坏）

l   驱动用电源

以上所有必要的电路器件必须全部安装在印刷电路板上。虽然理想情况是把所有的功能器件都紧靠 MOSFET 进行安装，但是需要确定基板 Layout 布局时的优先顺序。

另外，根据所使用器件的特性和电路拓扑，产生的栅极浪涌的大小和对策的优先顺序也会发生变化，因此在探讨 MOSFET 外围电路的 Layout 设计时，需要仔细考虑应该尽量减小哪种功能的布线电感。

电路拓扑的分类方法，可以根据 MOSFET 的结构和开关动作进行区分。也就是说，可以大致分为使用单个 MOSFET 的单端结构（Single）和将 MOSFET 进行上下串联后使用的半桥结构（Half Bridge），其中，按照 MOSFET 的开关动作方式，又可以分为硬开关方式（Hard Switching）和软开关方式（Soft Switching）。

在半桥结构中，非开关侧 MOSFET 会受到开关侧 MOSFET 动作的影响，而在单端结构中仅使用单个 MOSFET，因此只需要考虑自身的开关动作就可以了。

另一方面，使用每一代产品时的必要功能是不一样的。这是因为每一代产品的开关特性和栅极额定电压范围是不同的。

表 5-3 列出了使用不同世代的器件和电路结构时，必要功能和 Layout 的设计方针。根据下表的顺序来决定对策器件的优先级，应该既可以在产品的额定范围以及进行使用，也可以实现高效率。

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表 5-3. 栅极驱动电路的必要功能

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0 Z2 x1 ~) H. x0 t, z5 m+ t图 5-13 是 SiC MOSFET 的半桥评估基板（P02SCT3040KR-EVK-001）的 Layout 示例。同一个图中的（a）是驱动电路图，（b）是基板安装照片，（c）和（d）是基板布局的 Layout 图。
5 ?/ V, k0 F5 K. Y; {0 N, W3 l1 [该基板是用来评估第三代 SiC MOSFET 硬开关动作的基板，因此栅极浪涌对策最为重要。所选用的驱动 IC（BM6101FV-C）具有对有源钳位 MOSFET 进行控制的信号，因此将有源钳位 MOSFET（Q2）布置在了距离 SiC MOSFET 最近的位置，并且配置了用于吸收负浪涌的二极管（D3）和旁路电容（C3）。其次，虽然在 Layout 设计中布置了用于吸收正浪涌的二极管（D2）和旁路电容（C2），但是从驱动 IC 到 MOSFET 的较长布线的寄生电感所引起的正浪涌依然会发生，请根据 Layout 情况判断是否需要进行安装。最后，在栅极-源极之间配置了误导通对策电容（C1）。
浪涌吸收器件距离 MOSFET 越远，其保护效果就变得越弱，因此如图（c）所示，推荐在距离 MOSFET 的 2cm 以内进行布局。另外，如图（d）所示，对于从 Driver Source 端子到驱动 IC 的返回线，在 Layout 设计时将整个驱动电路器件下方都布局成返回线区域，尽可能地使得驱动信号和浪涌保护电路不受外来噪声的影响是非常重要的。

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