主题中讨论的其他器件:CSD19535KTT、
栅极驱动器是否会自限制输出电流?
如公式1所示、输出电流受驱动器输出级、FET 内部电阻和任何添加的栅极电阻器的限制。 该驱动器提供足够的电流限制、因此在没有外部栅极电阻的情况下使用该驱动器不会导致典型条件下的输出过流。
IPK = VDD /(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) )
公式1:栅极驱动器峰值电流
为什么应限制输出电流?
为了降低驱动器内的功率耗散、可能需要限制峰值输出电流。 驱动 FET 产生的功率耗散是由流经驱动器内部电阻的电流造成的。 此功率耗散与峰值电流成正比、可通过公式2估算、并可通过使用栅极电阻器来降低。 该公式给出了单路输出的驱动器功率耗散、对于双路输出驱动器、必须将其加倍。
P = QG * FSW * RDriver (int) * IPK
公式2:栅极驱动器功率耗散
为什么峰值电流很重要?
峰值输出电流直接与驱动器关闭/打开电源开关的速度有关。 这种关系由驱动电源开关的上升和下降时间表示、可通过以下公式估算。 该方程式只能用于估算各种因素对开关时间的影响。 VQG 是测量栅极电荷的电压。
T = 2 *(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) )* QG/VQG
公式3:开关时间
示例
在此示例中、我们将查看具有 CSD19535KTT FET 的 UCC27614低侧驱动器、该驱动器具有以下系统和数据表规格:
Fsw = 100kHz
RGATE = 2Ω Ω
VDD = 10V
QG = 75nC
VQG = 10V
RFET (int) = 1.4Ω Ω
RDriver (int) on = 0.52Ω Ω
RDriver (int) off = 0.34Ω Ω
我们可以使用等式1计算该系统的峰值电流。 首先、我们将估算峰值拉电流。 对于峰值源电流、请务必使用链接的常见问题解答 中所述的交流输出电阻。https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1082569/faq-ucc27624-what-is-the-output-resistance-of-a-gate-driver
IPK = VDD /(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) ) = 10V /(0.52Ω+ 2Ω+ 1.4Ω)= 2.55A
峰值灌电流的估算方法如下:
IPK = VDD /(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) ) = 10V /(0.34Ω+ 2Ω+ 1.4Ω)= 2.67A
通过计算这些峰值电流、我们可以使用平均峰值电流和内部驱动器电阻、使用公式2估算开关导致的驱动器内功率损耗。
P = QG * FSW * RDriver (int) * IPK = 75nC * 100kHz * 1.42Ω* 2.61A = 27.8mW
最后、我们可以查看系统的上升和下降时间。 使用上面的规格、可以使用等式3来估算 FET 栅极的上升时间。
T = 2 *(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) )* QG / VQG = 2 *(0.52Ω+ 2Ω+ 1.4Ω Ω)* 75nC / 10V = 59ns
同样、可以估算 FET 栅极的下降时间。
T = 2 *(RDriver (int) + RGATE + RGFET (int) )* QG / VQG = 2 *(0.34Ω+ 2Ω+ 1.4Ω Ω)* 75nC / 10V = 56ns