柵極驅(qū)動器子系統(tǒng)中的總損耗 P_G 包括 UCC21520 (P_GD) 的功率損耗和外圍電路（如外部柵極驅(qū)動電阻器）中的功率損耗。自舉二極管損耗并未包含在 P_G 中，本節(jié)中也不對其進(jìn)行討論。

P_GD 是關(guān)鍵功率損耗，決定了 UCC21520 的熱安全相關(guān)限值，可以通過計算若干分量產(chǎn)生的損耗來對其進(jìn)行估算。

第一個分量是靜態(tài)功率損耗 P_GDQ，其中包含驅(qū)動器在一定開關(guān)頻率下工作時的靜態(tài)功率損耗以及驅(qū)動器的自身功耗。P_GDQ 是在給定 VCCI、VDDA/VDDB、開關(guān)頻率和環(huán)境溫度下，在無負(fù)載連接到 OUTA 和 OUTB 時在臺架上測量。圖 6-4 顯示了無負(fù)載條件下每輸出通道電流消耗與工作頻率之間的關(guān)系。在本例中，V_VCCI = 5V 且 V_VDD = 20V。當(dāng) INA/INB 以 100kHz 頻率從 0V 切換至 3.3V 時，測得每個電源上的電流 I_VCCI = 2.5mA 且 I_VDDA = I_VDDB = 1.5mA。因此，可以通過以下公式計算 P_GDQ：

方程式 11.

第二個分量是開關(guān)操作損耗 P_GDO，此時具有給定的負(fù)載電容，驅(qū)動器在每個開關(guān)周期中對其進(jìn)行充電和放電。負(fù)載開關(guān)產(chǎn)生的總動態(tài)損耗 P_GSW 可以通過以下公式進(jìn)行估算：

方程式 12.

其中

• Q_G 是功率晶體管的柵極電荷。

如果使用分離電源軌進(jìn)行開啟和關(guān)閉，則 VDD 將等于正電源軌和負(fù)電源軌之間的差值。

因此，在本應(yīng)用示例中：

方程式 13.

Q_G 表示功率晶體管在以 20A 的電流和 800V 的電壓進(jìn)行開關(guān)時的總柵極電荷，該電荷隨測試條件的變化而變化。輸出級上的 UCC21520 柵極驅(qū)動器損耗 P_GDO 是 P_GSW 的一部分。如果外部柵極驅(qū)動器電阻為 0Ω，則 P_GDO 將等于 P_GSW，并且所有柵極驅(qū)動器損耗都將在 UCC21520 內(nèi)耗散。如果存在外部導(dǎo)通和關(guān)斷電阻，則總損耗將分布在柵極驅(qū)動器上拉/下拉電阻和外部柵極電阻之間。重要的是，如果拉電流/灌電流未達(dá)到 4A/6A 飽和值，則上拉/下拉電阻是線性的固定電阻，然而，如果拉電流/灌電流達(dá)到飽和，它將是非線性的。因此，P_GDO 在這兩種情形下是不同的。

案例 1 - 線性上拉/下拉電阻器：

方程式 14.

在該設(shè)計示例中，所有預(yù)測的拉電流/灌電流均小于 4A/6A，因此可以使用以下公式來估算 UCC21520 柵極驅(qū)動器損耗：

方程式 15.

案例 2 - 非線性上拉/下拉電阻器：

方程式 16.

其中

• V_OUTA/B(t) 為柵極驅(qū)動器 OUTA 和 OUTB 引腳在導(dǎo)通和關(guān)斷瞬變期間的電壓，它可以簡化為恒流源（在導(dǎo)通時為 4A，在關(guān)斷時為 6A）對負(fù)載電容器進(jìn)行充電或放電。因此，V_OUTA/B(t) 波形將是線性的，可以輕松地預(yù)測 T_{R_Sys} 和 T_{F_Sys}。

對于某些情形，如果只有一個上拉或下拉電路飽和，而另一個未飽和，則 P_GDO 是案例 1 和案例 2 的組合，基于上述討論，可以輕松地確定上拉和下拉的方程。因此，柵極驅(qū)動器 UCC21520 中的總柵極驅(qū)動器損耗 P_GD 為：

方程式 17.

在本設(shè)計示例中該值等于 102mW。