ZHCS502H November 2011 – June 2024 UCC27523 , UCC27525 , UCC27526
PRODUCTION DATA
UCC27523/5/6 系列驅(qū)動器能夠在 VDD = 12V 時向 MOSFET 柵極提供 5A 電流并持續(xù)數(shù)百納秒。需要較高的峰值電流才能快速導(dǎo)通器件。然后,要關(guān)斷器件,需要驅(qū)動器向接地端灌入差不多大小的電流,并以功率器件的工作頻率重復(fù)這一過程。柵極驅(qū)動器器件封裝中耗散的功率取決于以下因素:
UCC2752x 具有非常低的靜態(tài)電流和內(nèi)部邏輯,能夠消除輸出驅(qū)動器級中的任何擊穿,因此可以大膽地假定它們對柵極驅(qū)動器內(nèi)功率耗散的影響可以忽略不計。
使用分立式容性負(fù)載對驅(qū)動器器件進(jìn)行測試時,計算輔助電源所需的功率非常簡單。方程式 1 給出了為了對電容器進(jìn)行充電,輔助電源必須傳遞的能量。

其中
對電容器進(jìn)行充電時,存在等量的耗散能量。這會導(dǎo)致由方程式 2 給出的總功率損耗。

其中
當(dāng) VDD = 12V、CLOAD = 10nF 且 ?SW = 300kHz 時,可通過下式計算出功率損耗(請參閱方程式 3):

可以通過檢查對器件進(jìn)行開關(guān)所需的柵極電荷,將功率 MOSFET 表示的開關(guān)負(fù)載轉(zhuǎn)換為等效電容。該柵極電荷包括輸入電容的效果,以及當(dāng)功率器件在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)之間切換時使其漏極電壓擺動所需的附加電荷。大多數(shù)制造商都提供用于在指定條件下對器件進(jìn)行開關(guān)的柵極電荷典型值和最大值規(guī)格(以 nC 為單位)。使用柵極電荷 Qg 可確定電容器充電時必須耗散的功率,利用等效性 Qg = CLOADVDD 提供方程式 4 來計算功率:

假設(shè) UCC2752x 在每個輸出端以 60nC 的柵極電荷(VDD = 12V 時,Qg = 60nC)驅(qū)動功率 MOSFET,則通過下式計算出柵極電荷相關(guān)的功率損耗(請參閱方程式 5):

該功率 PG 在 MOSFET 導(dǎo)通或關(guān)斷時在電路的電阻元件中耗散。在開通過程中對負(fù)載電容器進(jìn)行充電時會耗散總功率的一半,在關(guān)閉期間對負(fù)載電容器進(jìn)行放電時耗散另一半。如果在驅(qū)動器與 MOSFET/IGBT 之間沒有采用外部柵極電阻器,該功率將完全耗散在驅(qū)動器封裝中。在使用外部柵極驅(qū)動電阻器的情況下,功率耗散會在驅(qū)動器的內(nèi)部電阻和外部柵極電阻器之間分?jǐn)?,具體分?jǐn)偳闆r由這兩個電阻之比決定(元件的電阻越高,耗散的功率越大)。根據(jù)該簡化的分析,可按如下方式(見方程式 6)計算開關(guān)期間的驅(qū)動器功率耗散:

其中
除了上述與柵極電荷相關(guān)的功率耗散外,驅(qū)動器中的其他耗散還與器件消耗的靜態(tài)偏置電流相關(guān)的功率有關(guān),該靜態(tài)偏置電流用于偏置所有內(nèi)部電路,如輸入級(帶上拉和下拉電阻)、使能和 UVLO 部分。如圖 6-6 所示,即使在最高的情況下,靜態(tài)電流也小于 0.6mA??赏ㄟ^方程式 7 輕松計算出靜態(tài)功率耗散。

假設(shè) IDD = 6mA,則功率損耗為:

顯然,與前面計算的與柵極電荷相關(guān)的功率耗散相比,此功率損耗微不足道。
使用 12V 電源時,偏置電流的估算如下(靜態(tài)消耗額外增加 0.6mA 的開銷):
