ZHCSOH9D April 2020 – May 2024 UCC27624
PRODUCTION DATA
UCC27624 驅(qū)動器能夠在 VDD = 12V 時向開關(guān)電源器件柵極(MOSFET、IGBT、SiC MOSFET、GaN FET)提供 5A 峰值電流并持續(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開關(guān)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:
因為 UCC27624 具有低靜態(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,因此與功率器件開關(guān)造成的損耗相比,它們對柵極驅(qū)動器內(nèi)功率耗散的影響非常小。
使用分立式容性負載對驅(qū)動器器件進行測試時,計算輔助電源所需的功率非常簡單。下面的公式給出了一個例子,展示了必須從輔助電源傳輸多少能量才能為電容器充電。

其中
對電容器進行放電時,存在等量的能量耗散。這會產(chǎn)生如以下公式示例所示的總功率損耗。

其中
當 VDD = 12V、CLOAD = 10nF 且 fSW = 300kHz 時,可按照以下公式計算出開關(guān)功率損耗:

可以通過檢查對器件進行開關(guān)所需的柵極電荷,將功率 MOSFET 表示的開關(guān)負載轉(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,利用以下公式中所示的等效性 Qg = CLOADVDD 來計算。

假設(shè) UCC27624 器件在每個輸出端以 60nC 的柵極電荷(VDD = 12V 時,Qg = 60nC)驅(qū)動功率 MOSFET,則使用以下公式來計算出柵極電荷相關(guān)的功率損耗。

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。在導(dǎo)通過程中對負載電容器進行充電時會耗散總功率的一半,在關(guān)斷期間對負載電容器進行放電時會耗散另一半。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攤,具體分攤情況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,開關(guān)期間的驅(qū)動器功率耗散可按如下方式進行計算:

其中
當外部柵極電阻足夠大,可以降低驅(qū)動器的峰值電流時,需要使用上述公式。除了上述與柵極電荷相關(guān)的功率耗散外,驅(qū)動器中的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。如電氣特性表中所示,靜態(tài)電流小于 1mA。由驅(qū)動器內(nèi)部電路的直流電流消耗引起的功率損耗可按以下公式計算。

假設(shè)在 12V 偏置電壓下內(nèi)部總電流消耗為 0.6mA(典型值),則驅(qū)動器中的直流功率損耗為:

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):

如果柵極驅(qū)動器與電感負載一起使用,則應(yīng)特別注意柵極驅(qū)動器器件每個引腳上的振鈴。振鈴不應(yīng)超過引腳的建議工作額定值。