當(dāng)SiC MOSFET被使用在橋式電路時，電源工程師需要提起十二分精神來面對一個棘手的難題，一旦處理不好就有可能導(dǎo)致炸機，它就是---Crosstalk（串?dāng)_）。

    Crosstalk的基本原理用一句話概括就是：在半橋電路中，動作管開關(guān)動作產(chǎn)生的dV/dt通過其對管Crss（反向電容）產(chǎn)生位移電流并上拉或下拉原本為關(guān)斷電平的對管驅(qū)動電壓。

圖1

    在圖1的半橋電路中，動作管為下管S1，施加在上管S2的為關(guān)斷驅(qū)動信號，其體二極管處于續(xù)流狀態(tài)。當(dāng)S1進行開通時，其端電壓VDS1下降，則S2開始承受反向電壓，其兩端的電壓VDS2以dV/dt的速度快速上升。那么dV/dt就會通過S2的Crss產(chǎn)生位移電流Irss=Crss*dV/dt，Irss會流入S2的驅(qū)動回路，對CGS充電，并在RG上產(chǎn)生壓降。導(dǎo)致的結(jié)果就是S2的驅(qū)動電壓被向上拉起，出現(xiàn)一個正向的尖峰，如果超過S2的Vth，則會導(dǎo)致誤導(dǎo)通，輕則增加損耗，重則橋臂短路發(fā)生炸機。我們將這一過程稱為正向Crosstalk。

圖2

    S1依舊為動作管，只是這次它進行的是關(guān)斷。此時整個過程與正向Crosstalk原理一樣，只是電壓和電流的變換方向相反，S2的驅(qū)動電壓被向下拽，出現(xiàn)一個反向的尖峰。我們都知道SiC MOSFET柵極耐壓能力很差，負(fù)向的尖峰會對其柵極造成損傷，影響SiC MOSFET的壽命或直接將其柵極擊穿。我們將這一過程稱為負(fù)向Crosstalk。

圖3

圖4

     其實無論是Si MOSFET還是IGBT都存在Crosstalk的問題，并不是SiC MOSFET特有的。但是SiC MOSFET開關(guān)速度更快、Vth偏?。ㄒ话阍?.5V-4.5V）、柵極耐壓能力較弱，這就使得Crosstalk對SiC MOSFET而言后果更加嚴(yán)重、處理起來更加困難。

    為了抑制Crosstalk，首先要做到的是測得準(zhǔn)確的Crosstalk波形。但由于以下兩大原因，使得工程師往往獲得是錯誤的波形，常常導(dǎo)致一通操作猛如虎，實際效果兩毛五。

原因1：寄生參數(shù)影響

    在剛才講解Crosstalk原理的時候，為了表達簡潔，圖1和圖3中所給出的電路圖是進行簡化后的。當(dāng)考慮很多存在的寄生參數(shù)后，我們得到圖5中給出的等效電路。SiC MOSFET芯片上實際的驅(qū)動電壓為VGS，而我們使用電壓探頭獲得的是VGS-M。兩者的區(qū)別是VGS-M不光包含了VGS，還包含了SiC MOSFET芯片柵極電阻RG(int)上的壓降VRG和寄生電感L上的壓降VL。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因是電壓探頭無法直接接在SiC MOSFET的芯片上，只能接在器件封裝的引腳上，則RG(int)和L都在測量點之間。

圖5

    通過仿真結(jié)果可以看到，通過電壓探頭測量得到的Crosstalk波形都比實際發(fā)生的Crosstalk偏低，這就是說，由于寄生參數(shù)的影響，Crosstalk的嚴(yán)重程度被低估了。這就會導(dǎo)致以下兩種情況：一是通過測量結(jié)果判斷Crosstalk在可接受范圍內(nèi)，然而實際已經(jīng)發(fā)生誤導(dǎo)通；二是工程師費了很大功夫，看似將Crosstalk抑制住了，實際還差很遠。由于RG(int)和L無法避免，也就是這種測量誤差無法被消除，那么電源工程師在使用SiC MOSFET時就需要為Crosstalk留出足夠的裕量。

    同時測量結(jié)果與真實Crosstalk之間的差別會隨著RG(int)和L的增大而增大，這就啟示我們可以選擇RG(int)的SiC MOSFET，同時在進行測量時盡量將探頭接在器件引腳的根部，這樣就可以盡量縮小誤差。

圖6

圖7

原因2：未使用合適的電壓探頭

    在進行電源調(diào)試時，往往使用的是高壓差分探頭測量電壓信號，其測量范圍廣、差分輸入、高阻抗的特點深受電源工程是的喜愛。

圖示為泰克高壓差分探頭

    但在測量Crosstalk波形時差分探頭就不再適用了。首先Crosstalk的幅度范圍在±10V以內(nèi)，高壓差分探頭的衰減倍數(shù)大，這就導(dǎo)致測量誤差大、噪聲大。其次，高壓差分探頭前端的測量線很長，相當(dāng)于一個天線，會接收到SiC MOSFET開關(guān)過程中快速變化的電流產(chǎn)生的干擾信號，從而影響測量結(jié)果。高壓差分探頭前端的測量線可以看做是電感，容易使得測量結(jié)果中出現(xiàn)本不存在的震蕩。

    從下邊的實測結(jié)果中可以看到，使用高壓差分探頭測量得到的Crosstalk波形顯得很粗，同時其震蕩幅度很高，正向Crosstalk尖峰已經(jīng)超過SiC MOSFET的Vth（3.5V），然而此時并未發(fā)生誤導(dǎo)通，說明這樣的測試結(jié)果是有問題的，同時負(fù)向Crosstalk尖峰也已經(jīng)超過了SiC MOSFET柵極耐壓極限（-10V）。而當(dāng)使用光隔離探頭得到的Crosstalk波形與使用高壓差分探頭的波形有著明顯的區(qū)別，波形線條變細了，同時正向和負(fù)向Crosstalk尖峰都在可接受范圍之內(nèi)。這主要得益于光隔離探頭可以選擇更小的衰減倍數(shù)，同時其探頭前段與器件的連接可實現(xiàn)小環(huán)路連接。

圖8

圖9

     以上是測量下管Crosstalk的波形，那么當(dāng)我們需要測量上管Crosstalk的時候，情況又會如何呢。從下邊的實測波形可以看出，使用高壓差分探頭得到的波形更加離譜了，其震蕩的幅度超過了正向10V反向20V，而使用光隔離探頭測得的波形依然在可接受范圍之內(nèi)，這主要得益于光隔離探頭極佳的高頻共模抑制比。

圖10

圖11

圖示為泰克ISOVu新一代光隔離探頭

    由此可見，高壓差分探頭并不合適用于測量Crosstalk，得到錯誤的波形會對電路設(shè)計造成誤導(dǎo)，浪費工程師的時間和精力。而選擇光隔離探頭可以獲得準(zhǔn)確的波形，無論是測量下管還是上管，都有非常優(yōu)異的表現(xiàn)。