在确定 MOSFET 时、栅极驱动器可以支持一种应该查看的规格、即栅极驱动器可以提供的最大平均栅极电流。 要切换 MOSFET 栅极驱动器、将向 MOSFET 的栅极提供电流。 当一秒钟多次开关 MOSFET 时、该栅极电流将导致栅极驱动器所需的总平均电流降低。 栅极驱动器所需的平均电流由许多因素决定、主要因素是 MOSFET QG、MOSFET 的开关频率和所使用的换向方法。 换向方法将确定栅极驱动器一次开关的最大 MOSFET 数量。 对于异步梯形换向、一次只能切换一个 MOSFET、而同步梯形换向将一次切换两个 MOSFET。 正弦和 FOC 换向都可能要求对电机系统中的全部6个 MOSFET 进行开关。
外部配置和元件也会影响栅极驱动器所需的平均栅极电流。 MOSFET 栅极和源极之间的外部下拉电阻器、如图1中的 Rpd 电阻器、将导致功率耗散增加、从而导致负载需求增加、该负载需求等于栅极电压除以下拉电阻器。 负载的增加将导致栅极驱动器产生额外的负载需求、要计算此电阻器产生的需求、只需使用公式1即可。 外部添加的电容、如图1中的 QGD_EXT、将导致在切换 MOSEFT 时需要由栅极驱动器充电的更大总 QG。 将被添加到 MOSFET 的总 QG 的电荷数量可使用等式2得出。 如果使用并联 MOSFET、则可以将每个并联 FET 的 QG 与并联 MOSFET 相加、并将其视为单个 MOSFET。
图1:MOSFET 配置
公式1:电阻器负载= RPD * VGS *占空比
公式2:新的 QG = QGD+QGD_EXT + QGS_EXT + QGS
栅极驱动器可以提供的平均栅极电流主要受高侧和低侧栅极电压稳压器在稳压器无法再保持其预期输出电压之前可以提供的电流量的限制。 栅极驱动器中的这些稳压器用于将栅极电压提升至高于外部 N 沟道 MOSFET 源极电压的10V 至12V、以便可以导通 MOSFET 并使其保持开路。 根据栅极驱动器的架构、驱动器可能会使用单独的电压稳压器来驱动高侧 FET 和低侧 FET、或者使用单个稳压器来驱动所有外部 MOSFET。 如果该器件具有单个稳压器、则用于计算平均栅极电流的简化公式为:
异步梯形:IAVG = QG * fPWM
同步梯形:IAVG = 2 * QG * fPWM
正弦和 FOC:IAVG = 6 * QG * fPWM
如果驱动器使用单独的稳压器、则公式为:
梯形:IAVG = QG * fPWM
正弦和 FOC:IAVG = 3 * QG * fPWM
栅极驱动器的架构可通过查看其数据表来确定。 例如、DRV32x 和 DRV8329栅极驱动器具有不同的架构、其中 DRV82x 为高侧和低侧栅极使用单独的稳压器、而 DRV8329为高侧和低侧栅极使用单个稳压器。 阅读数据表后、可以在下面找到这些器件的平均栅极电流能力规格:
DRV832x -分离的高电平和低电平示例:
DRV8329 -高电平和低电平一起示例: