技术巡猎 小鹏汽车 一种D-mode级联方式GaN功率管的驱动电路。这篇专利名字非常“电力电子教科书”，对吧？GaN功率器对沉迷于充电头的人来说再熟悉不过了，可是GaN这类宽禁带器件，这几年为什么火呢？

因为它开关速度快、导通损耗低、电源系统可以更高效、更紧凑。但这篇专利盯上的不是普通GaN，而是D-mode级联方式GaN功率管。这类东西有个麻烦点：它本身属于常开器件，不能像普通开关那样直接拿来就用，所以通常要和一个低压MOSFET级联，靠低压MOSFET去间接控制GaN。低压MOSFET的栅极是驱动控制端，它的源极接到GaN功率管的栅极上，通过这个级联结构实现对GaN的控制。

你可以这么理，前面的GaN像一台性能很猛、反应很快的发动机，但脾气也非常暴躁；后面这颗低压MOSFET更像一个“翻译官”或者“执行器”，专门负责把驱动芯片的命令传给GaN。

问题来了。

快，当然好。但在电路的世界里，快往往也意味着更敏感。现有方案要么短路检测慢，要么对这种级联拓扑适配不好，要么在高频场合下还是容易误导通。 这都不是小事，因为功率器件一旦误导通，或者短路时关断不够快，后果不是“性能差一点”而已，器件会直接出事，整套功率系统都可能被拖下水。

所以这篇专利做了两件事。

第一件，是把短路检测做得更“快”。传统思路很喜欢在主功率回路里加检测方案，但这么干往往带来额外损耗，速度也未必够理想。这篇专利换了个思路，它是从低压MOSFET的源极这一侧下手的，利用源极回路里本来就存在的杂散电感，去感知短路时那种很剧烈的电流或电压变化。检测到异常以后，通过比较器给驱动芯片的退饱和保护端送一个保护触发信号，再由驱动芯片把低压MOSFET快速关掉，进而让整个级联功率器件关断。

很多人一听“杂散电感”觉得这是坏东西，得尽量消掉。但既然现实里很难完全没有，不如顺手利用好它。专利写了一个很关键的判断逻辑：短路时电流变化率更高，源极杂散电感上形成的检测电压也会更明显，把这个量和参考电压Vref比较，超过阈值就立刻做保护。这像什么呢？你在楼道里装了个比烟雾报警器还灵的传感器，闻到味儿不对就可以立刻拉闸了，而不是等到报警器报警才处理。

第二件，是防止误导通。

GaN开关快，高dv/dt、高di/dt一上来，寄生电容、杂散电感、米勒效应这些问题就都会变得明显。在高速开关过程中，主回路电压快速变化，会通过米勒电容把干扰电流带到低压MOSFET的栅极上，导致栅极电压上冲，严重时会让本来该关着的MOSFET被误导通。

它加了一套防误导通子电路。具体来说，就是在低压MOSFET的栅极和驱动芯片的钳位控制端之间，放了一个米勒钳位MOSFET。只要处于关断状态，或者短路保护动作触发，这个钳位MOSFET就会把那些干扰电流优先往功率地泄掉，尽量别让它把主MOSFET的栅压抬起来。

其实就是在门口加了一个“截流阀”。正常人走正门，没问题；乱七八糟的冲击电流就不往里窜了，先被旁边这条泄放通道带走。

还没完。

这篇专利不光是做了钳位，它还额外加了一套谐振过滤子电路。里面有磁珠、两个电阻和一个二极管，放在低压MOSFET的栅极和驱动芯片输出之间。目的也很明确：开关瞬间总会有谐振、有振铃，它就通过这套小网络，把高频振荡压一压，同时尽量不要把正常驱动速度拖得太慢。

所以其实它是一整套思路：短路来了，要尽快发现；发现以后，要尽快关断；关断和高速开关过程中，又不能因为寄生参数出现误触发。

非常工程。