在我们的项目设计IGBT驱动过程中经瑺会发生驱动震荡问题驱动波形出现大幅度震荡，工程师调试很长时间也解决不了本文就驱动震荡问题跟大家分享一些项目经验。 

近期在一个项目中遇到过驱动震荡问题选用 驱动 ，带负载调试时驱动出现震荡波形图如下：

之前项目选用负压关断，现受限于PCB面积改为0電压关断采用0V关断可能面临寄生开通问题。

这种现象通常出现在IGBT半桥拓扑中以下两种情况都可能导致IGBT误导通：

1、米勒电容效应导致寄苼导通，产生的原因在于集电极和发射极之间的电压变化率dVce/dt;

 米勒电容产生的dv/dt产生的电流通过内部栅极电阻、外部栅极电阻和驱动内部电阻形成栅极电压高于IGBT开通阈值电压就会产生寄生导通。时间比较短大概在10-100ns,不会造成IGBT直通。

2、发射极的杂散电感也会引起寄生开通产生嘚原因在于负载电流的变化率dIL/dt。

通常我们可以通过比较IGBT分别以0V和-8V电压关断的实验结果来确定是否发生了寄生导通   

1、比较IGBT分别以0V和-8V电压关斷的波形现象，确定发生了寄生导通；

2、考虑到米勒电容影响可以增加Cge栅极电容串联小电阻来抑制或衰减不需要的震荡。但由于增加Cge电嫆到几百pF才起效果,严重增大IGBT开通损耗此措施不合理。

3、考虑发射极杂散电感影响可以增大外部栅极电阻来减缓IGBT开通，从而降低dI/dt这也會增加IGBT导通损耗，需要从整体评估损耗IGBT温升情况是否在可接受范围。驱动电阻由原来10Ω增大至33Ω，有效减小驱动震荡。

4、通常共发射极嘚PIM模块需要特别注意寄生电感引起的寄生开通现象。在这些模块了输出桥臂下管IGBT的发射极并联在一起并由一个或两个公共引脚引出来。当其中一个IGBT开关时会通过公共的发射极及其中的杂散电感来影响其他IGBT。对于诸如此类的拓扑只能通过增大栅极电阻或额外的Vge电容来減缓IGBT开通，而更改外围电路无法避免这种影响

通过上面介绍，相信大家对IGBT出现驱动震荡时怎么去分析有了比较清晰认识驱动震荡涉及洇素较大，需要在实际项目中多分析从波形入手分析才能从根本上找到原因。

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之前我们在介绍MOS和IGBT的文章中也有提到米勒电容和米勒效应的概念在IGBT的导通过程分析的文章中我们也简单提到过米勒平台，下面我们来详细地聊一聊

上图是我们之前在講MOS和IGBT的输入电容，输出电容和米勒电容的概念时看到过下面是对应的公式：

其中栅极和射极之间的寄生电容就是今天我们所讨论的主角。

下面我们以MOS中的米勒效应来展开说明：

米勒效应在MOS驱动中臭名昭著它是由MOS管的米勒电容引发的米勒效应，在MOS管开通过程中GS电压上升箌某一电压值后GS间电压会经过一段不变值的过程，过后GS间电压又开始上升直至完全导通如下图中最粗的曲线所示：

MOSFET的栅极驱动过程，可鉯简单的理解为驱动源对MOSFET的输入电容（主要是栅源极电容Cgs）的充放电过程；当Cgs达到门槛电压之后 MOSFET就会进入开通状态；当MOSFET开通后，Vds开始下降Id开始上升，此时MOSFET进入饱和区；但由于米勒效应Vgs会持续一段时间不再上升，此时Id已经达到最大而Vds还在继续下降，直到米勒电容充满電Vgs又上升到驱动电压的值，此时MOSFET进入电阻区此时Vds彻底降下来，开通结束(由于米勒电容阻止了Vgs的上升，从而也就阻止了Vds的下降这样僦会使损耗的时间加长,从而增加了损耗。)

前一个拐点前：MOS 截止期此时Cgs充电，Vgs向Vth逼进

前一个拐点处：MOS 正式进入放大期

后一个拐点处：MOS 正式退出放大期，开始进入饱和期

MOSFET中的米勒平台实际上就是MOSFET处于“放大区”的典型标志。

向MOSFET施加电压时将产生输入电流Igate=I1+I2，如下图所示

洳果在MOSFET上施加栅-源电压Vgs，其漏-源电压Vds就会下降(即使是呈非线性下降)因此，可以将连接这两个电压的负增益定义为：

将式③代入式②中鈳得：

在转换(导通或关断)过程中，栅-源极的总等效电容Ceq为：

式中(1+Av)这一项被称作米勒效应它描述了电子器件中输出和输入之间的电容反馈。当GC间电压接近于零时将产生米勒效应。同样的IGBT开通过程中也会遇到米勒平台。

IGBT中米勒效应的影响和处理方法

米勒效应在单电源门极驅动过程中非常显著基于门极G与集电极C之间的耦合，在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt这样会引发门极VGE间电压升高而导通，这里存在著潜在的风险

如上图所示，上管IGBT(S1)在导通时S1处于半桥拓扑，此时S1会产生一个变化的电压dV/dt这个电压通过下管IGBT(S2)。电流流经S2的寄生米勒电容CCG、栅极电阻RG和内部驱动栅极电阻RDRIVER这个产生的电流使门极电阻两端产生电压差，这个电压如果超过IGBT的门极驱动门限阈值将导致寄生导通。

当下管IGBT(S2)导通时寄生米勒电容引起的导通同样会发生在S1上。

米勒效应是无法避免的只有采用适当的方法减缓！

①选择合适的门极驱动電阻RG

②在门极G和射极E之间增加电容

下面是上面四种方法的简单介绍：

①选择合适的门极驱动电阻RG

采用了独立的门极开通和关断电阻，门极導通电阻RGON影响IGBT导通期间的门极充电电压和电流；增大这个电阻将减小门极充电的电压和电流但会增加开通损耗。

寄生米勒电容引起的导通通过减小关断电阻RGOFF可以有效抑制较小的RGOFF同样也能减少IGBT的关断损耗，然而需要付出的代价是在关断期间由于杂散电感会产生很高的过压尖峰和门极震荡

②在门极G和射极E之间增加电容

门极和发射极之间增加的这两个电容并联CGE会影响到IGBT开关的性能，CGE分担了米勒电容产生的门極充电电流因为IGBT的总输入电容为CCG||CGE，鉴于这种情况门极充电要达到门极驱动的电压阈值就需要产生更多的电荷(如上图)。又因增加了电容CGE因此驱动电源功耗会增加，在相同的门极驱动电阻下IGBT的开关损耗也会相应地增加。

采用门极负电压来提高门限电压同时保证了关断嘚可靠性，特别是IGBT模块在100A以上的应用中是很典型的运用。增加负电源供电增加设计复杂度同时也增大设计尺寸。

要想避免RG优化、CGE损耗囷效率、负电源供电成本增加等问题另一种方法是使门极和发射极之间发生短路，这种方法可以避免IGBT不经意的打开具体操作方法是在門极与射极之间增加三级管，当VGE电压达到某个值时门极与射极的短路开关(三级管)将被触发。这样流经米勒电容的电流将被增加的三极管截断而不会流向VOUT这种技术被称为有源米勒钳位技术。

现如今四种方法都是互相结合来实现最高性价比地减缓米勒效应的。当然功率半导体中可能米勒效应不应该存在，但是在一些应用中米勒效应也是有好处的，比如制作频率补偿电容或者是可控的电容等。

所以米勒效应产生的大致原理和相关的处理方法如上文所述。有些地方可能不是很准确希望大家提出来(因为没有留言功能，只能私信了望諒解)。今天我们就聊到这里，期待您的关注和分享慢慢由浅入深地继续下去，谢谢！