3 窄输入脉冲宽度对栅极驱动器有何威胁

栅极驱动器在切换 MOSFET 的栅极时拉出和灌入电流。器件内部有一个上拉和下拉结构，可缓冲输入信号并提供足够的电流来对栅极电容进行充放电。图 3-1 显示了一个输出结构示例，其中 PMOS 和 NMOS 器件的并联组合可启用栅极驱动器的输出。

在窄导通脉冲情况下，当驱动器收到关断命令时，MOSFET 导通过程尚未完成，内部图腾柱上拉级仍持续传导非常高的电流 (I_G >> 0)。

在实际栅极驱动电路中，由于寄生 PCB 布线电感，与 VDD 串联的电感 Lpcb（如图 3-2 所示）可能会很大。与键合线的内部驱动器寄生电感结合使用时，VDD 处的总电感通常会超过 10nH。当驱动电流突然被切断时，较大的寄生电感会导致显著的电压尖峰 (Vspike= L di/dt)，从而导致电压超过建议运行条件，在某些情况下甚至超过绝对最大额定值。

如前一节所述，对于典型的图腾柱 PFC 电路，栅极驱动器可以在每次交流过零时经历较短的输入脉宽。在终端设备的使用寿命中，窄脉冲事件可发生数亿次。因此，窄输入脉冲可能成为工程的隐藏风险。在工程开发阶段，超过最大 VDD 或 VOUT 电压可能不会导致突然故障，但屡次超出器件 SOA 运行可能会导致栅极驱动器的过早老化或过早损坏。

同样，窄关断输入脉冲（接近 100% 占空比）也可能导致 OUT 和 VDD 过载。在窄关断脉冲情况下，当驱动器收到导通命令时，MOSFET 关断过程尚未完成，内部图腾柱下拉级仍持续传导非常高的电流 (I_G >> 0)。大寄生电感和突然的电流变化会导致输出引脚上出现显著的电压尖峰。当 OUT 电压高于 VDD 电压时，它也会进一步对 VDD 引脚施加应力。