随着电力电子产业的不断发展,现代功率电子设备被扩展到了更高压更高频更高效的工业应用中。而宽禁带半导体材料的特性使SiC MOSFET在高压、高频、高温、高效、高功耗的电动和混合动力汽车以及太阳能逆变器等应用领域中脱颖而出。由于SiC MOSFET在栅极电荷、导通电阻、I-V曲线特性等方面与Si MOSFET不同,所以专用的SiC MOSFET驱动芯片的研发设计是必需的。根据SiC MOSFET的器件特性和开关特性,确定了SiC MOSFET驱动芯片的一些基本设计要求:负压关断、高压电平驱动、大电流驱动、电源电压欠压解锁判定、过流保护等。于是本文就以上驱动设计要求,对SiC MOSFET驱动芯片的高可靠性驱动策略以及高可靠性负压电源轨做出了具体设计。提出了一种动态密勒钳位的大电流驱动策略,并集成负压电荷泵提供稳定负压。设计了浮动电源轨为薄栅氧器件提供5V压差电源轨,增设动态控制的密勒钳位管保证SiC MOSFET的栅极电压不受串扰的影响。为提供稳定负压,基于电压采样反馈模型,本文设计了一种闭环线性负压电荷泵电路,利用简单的电荷泵结构实现了正压到负压的转换,线性闭环环路采集电荷泵输出端信息通过环路反馈到电荷泵输入端以调节电荷泵输出,并在外部输入设定电压VEESET的基础上设置环路基准电压,以达到外部输入设定电压调控电荷泵输出的目的。在Simplis中搭建环路,设置合理的零极点和带宽,验证了闭环线性电荷泵的稳定性。实现了VEESET大于10V时,VEE为-8V的稳定输出。电荷泵开关系统的驱动级与SiC MOSFET驱动级类似,根据需求在高低侧的驱动级都设置了动态密勒钳位抑制串扰现象。整体驱动芯片还搭载了基准、线性稳压器、电流偏置、去饱和过流检测、欠压锁定、过温保护,以保证驱动芯片的稳定性、完整性和可靠性。基于0.18μm BCD高压工艺,500k Hz的系统开关频率,1200V的功率级直流电压,20V的驱动电平,完成了负压集成高可靠SiC MOSFET驱动策略的电路设计和仿真验证,在1n F负载电容模拟SiC MOSFET输入电容时实现了低至7ns的驱动沿,17ns的驱动延迟,4A的驱动电流及150V/ns以上的抗串扰能力,满足对SiC MOSFET的驱动设计要求。负压集成电荷泵实现了输入设定电压VEESET与输出电压VEE的理想设定关系,在VEESET大于10V时提供了稳定可靠的-8V输出电压。