近日，充电头网了解到，基本半导体围绕SiC MOSFET驱动中的负压关断问题进行了技术解析。

对于不少电源工程师而言，SiC MOSFET往往与负压关断绑定使用，但从实际拓扑来看，负压并非所有SiC应用的必选项。

基本半导体指出，负压关断的核心作用之一，是抑制桥式拓扑中互补开关管之间的米勒串扰。对于反激、正激、Buck以及传统Boost PFC等不存在互补开关管的拓扑，则可以采用0V关断，省去额外的负压生成电路。

负压关断主要解决什么问题？

SiC MOSFET的开关速度明显高于传统硅MOSFET，漏源电压变化率dv/dt可达到50~100V/ns。高速开关能够降低开关损耗，但也让器件对寄生参数和驱动回路更加敏感。

在半桥等桥臂拓扑中，当高边MOSFET高速开通时，低边MOSFET的VDS会快速变化。这个高速dv/dt会通过低边器件的栅漏电容Cgd，也就是米勒电容，向栅极注入位移电流。

如果驱动回路抗干扰能力不足，位移电流可能在栅极产生瞬态VGS尖峰，将原本处于关断状态的MOSFET重新抬升至阈值电压以上。SiC MOSFET的阈值电压通常约为2.7~4V，一旦发生误开通，上下桥臂同时导通，就可能形成直通短路。

从图中可以看到，高边Q1高速开通时，低边Q2承受快速变化的VDS，Cgd产生的位移电流会流入栅极，并形成瞬态VGS尖峰。

米勒串扰的形成通常包含三个关键条件：高dv/dt、Cgd耦合通道，以及另一只处于关断状态的互补开关管。其中前两项来自器件自身特性，而是否存在互补开关，则由具体拓扑决定。

这也意味着，判断SiC MOSFET是否需要负压关断，不能只看器件本身，更要看它工作在什么拓扑中。

单管拓扑为何可以采用0V关断？

反激是消费类适配器、辅助电源等场景中非常典型的单管拓扑，初级功率回路只有一只主开关MOSFET，不存在另一只与其构成互补关系的高速功率管。

在MOSFET关断过程中，其漏极电压同样会快速上升，dv/dt也会通过自身Cgd影响栅极。但这种作用属于器件自身的电容耦合，不存在桥臂结构中“一只MOSFET开通，干扰另一只MOSFET”的跨器件路径。

因此，从米勒串扰和桥臂直通这一角度来看，反激拓扑并不依赖负压关断，可以采用0V关断方案。相比负压关断，其主要代价是关断速度有所降低，并带来一定的额外关断损耗。

正激、Buck同样不存在互补开关串扰

相同的判断逻辑也适用于单管正激和传统Buck拓扑。

单管正激通过一只主开关管控制变压器初级能量传递，并没有半桥、全桥结构中的高速互补开关，因此不存在另一只功率MOSFET受到米勒耦合后发生误导通的问题。

Buck拓扑则由主动开关、续流器件以及储能电感组成，基本功率级同样只有一只主动开关。

对于这类拓扑，开关节点的dv/dt主要作用于器件自身，不会形成桥臂拓扑中的跨器件串扰路径，因此从抗米勒误导通的需求来看，可以采用0V关断，无需额外增加负压生成电路。

传统Boost PFC与图腾柱PFC要区别看待

PFC是另一个容易产生误解的应用。

传统Boost PFC由一只主动MOSFET、升压电感以及续流二极管构成，本质上仍属于单管升压结构。

由于不存在另一只高速互补MOSFET，传统Boost PFC与反激、Buck的判断逻辑基本一致，采用0V关断即可避免增加额外的负压驱动电路。

但图腾柱PFC则不同。

图腾柱PFC为了进一步降低整流损耗，高频桥臂通常采用两只功率MOSFET工作，已经属于典型的桥臂结构。当一侧器件高速开关时，另一侧器件就可能受到高dv/dt以及Cgd耦合影响，产生米勒串扰甚至误开通。

因此，图腾柱PFC需要重点关注负压关断，以提高关断状态下的抗干扰裕量。

换句话说，不能简单地认为“PFC就一定需要负压”，真正决定驱动方案的还是具体电路结构。

两只开关管，也不一定属于桥臂结构

判断是否需要负压关断，也不能简单按照开关管数量进行划分。

以双管正激为例，虽然初级侧使用两只MOSFET，但两只器件采用同时开通、同时关断的工作方式，并不是半桥、全桥中交替工作的互补开关关系。

因此，双管正激并不存在典型的“一侧高速开通，导致另一侧关断器件受到米勒串扰”的工作条件，也不存在传统桥臂结构中的上下管互补直通路径。

双管反激同样属于类似情况，两只功率器件采用同开同关方式，因此从米勒串扰角度来看，也可以采用0V关断。

省掉负压，也存在一定取舍

0V关断能够降低驱动电路复杂度，但并不意味着没有任何代价。

负压关断除了能够提高MOSFET关断状态下的抗干扰裕量之外，还可以扩大VGS驱动摆幅，更快抽取栅极电荷，从而缩短器件关断时间。

相比之下，0V关断的栅极摆幅较小，关断速度会有所下降，因此关断损耗Eoff也会略有增加。

从系统层面来看，两种方案实际上是在效率、成本以及电路复杂度之间进行取舍。

对于消费类适配器、中小功率电源等成本和空间相对敏感的产品，0V关断可以省去负压生成电路或相关专用驱动方案，有利于减少外围器件、降低PCB面积和BOM成本。

如果产品更加追求转换效率，或者工作温度较高、需要进一步提升栅极抗干扰能力，即便是单管拓扑，也可以继续采用负压关断作为性能优化方案。这类设计更多属于进一步优化，而不是单管拓扑本身的必要条件。

不同拓扑该如何选择？

综合来看，SiC MOSFET关断电压的选择，首先需要判断功率级中是否存在高速互补开关。

反激、单管正激、Buck以及传统Boost PFC等拓扑，没有典型的互补开关串扰路径，可以采用0V关断；图腾柱PFC以及半桥、全桥等桥臂结构，则需要重点考虑dv/dt引发的米勒串扰和误开通问题。

而对于双管正激、双管反激等采用“同开同关”的拓扑，即便功率管数量增加，也不能简单归入高速互补桥臂结构，仍需根据实际开关时序进行判断。

部分新一代沟槽栅SiC MOSFET正在通过提高阈值电压、降低Crss以及提升Ciss/Crss比值等方式，进一步增强器件本身的抗误导通能力。这意味着部分桥臂应用未来也具备探索0V关断的条件。

不过，这属于器件自身抗串扰能力提升，与单管拓扑天然不存在互补开关串扰路径，是两套不同的技术逻辑。

充电头网总结

SiC MOSFET是否需要采用负压关断，并不存在统一答案。

从分析来看，负压关断最重要的作用之一，是解决桥式拓扑中高速dv/dt通过Cgd引发的米勒串扰和误开通问题。因此，对于半桥、全桥、图腾柱PFC等存在高速互补开关的功率级，负压关断能够进一步提高系统抗干扰能力。

而对于反激、单管正激、Buck、传统Boost PFC以及部分同开同关的双管拓扑，则不存在相同的跨器件串扰路径，可以在效率、成本、PCB面积以及驱动复杂度之间进行权衡，选择0V或负压关断方案。

对于电源工程师而言，SiC MOSFET驱动设计的重点并不是简单遵循“SiC必须负压”的经验，而是从器件参数、拓扑结构和开关时序出发进行判断，在保证可靠性的基础上减少不必要的外围电路，这也是SiC器件进一步走向高集成、高功率密度应用的重要一环。