ZHCADI4A December 2023 – January 2024 UCC21220 , UCC21222-Q1 , UCC21520 , UCC21520-Q1 , UCC21530 , UCC21530-Q1 , UCC21540 , UCC21540-Q1

5 如何確定系統(tǒng)是否應(yīng)限制窄脈沖？

下表顯示了柵極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更容易受到窄脈沖影響的一些常見場(chǎng)景，以及需要考慮的一些緩解策略。

表 5-1 易受窄脈沖影響的場(chǎng)景表

易受窄脈沖影響的柵極驅(qū)動(dòng)器場(chǎng)景		緩解
導(dǎo)通電阻 (R_G)	較低的 R_G 可能會(huì)導(dǎo)致較高的 di/dt。	調(diào)整 R_G 有助于限制柵極驅(qū)動(dòng)器的 di/dt。
外部 VDD	具有更高的外部 VDD 會(huì)在窄脈沖超出器件的絕對(duì)最大額定值的情況下留下更小的裕度。	請(qǐng)考慮在應(yīng)用中限制 VDD 范圍。
去耦電容器放置	將去耦電容器放置在遠(yuǎn)離柵極驅(qū)動(dòng)器引腳的位置會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，并會(huì)增加系統(tǒng)中的寄生引線電感。	為了減小寄生電感，應(yīng)將去耦電容器盡可能靠近柵極驅(qū)動(dòng)器放置。有關(guān)布局建議，請(qǐng)參閱 TI 數(shù)據(jù)表。

如前一節(jié)所述，若要避免窄輸入命令中出現(xiàn)電壓尖峰，高 $\frac{d I}{d t}$ 以及寄生電感是最重要且最簡(jiǎn)單的控制因素。延長(zhǎng)脈沖寬度以確保柵極驅(qū)動(dòng)電流降至接近零可有效地更大限度減小電流變化 $\frac{d I}{d t}$ .

確定系統(tǒng)最小脈沖寬度的一種方法是監(jiān)測(cè) MOSFET V_GS 電壓，以確定導(dǎo)通或關(guān)斷轉(zhuǎn)換是否已完成。為了確保窄脈沖的負(fù)面影響不會(huì)損壞柵極驅(qū)動(dòng)器，主要建議是在再次更改狀態(tài)之前使驅(qū)動(dòng)器輸出上升至高于 VDD 的 90%，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通時(shí)的零電流開關(guān)。

如果出現(xiàn)關(guān)斷脈沖，請(qǐng)?jiān)谥匦聦?dǎo)通之前將輸出降至 VDD 的 10% 以下。這可確保在 PCB 上和元件封裝連接中存在寄生電感的情況下，不會(huì)因高電流的非零電流開關(guān)而產(chǎn)生較大電壓尖峰。

圖 5-1 顯示了 VOUT、IOUT、柵極驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部 VDD 和一系列脈沖寬度之間的關(guān)系，以顯示完成轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。在此示例中，40ns 的最小脈沖寬度使 IOUT 為低電平以實(shí)現(xiàn) ZCS。如果是 10ns 脈沖寬度，則在接近最大輸出電流的情況下為 IOUT 供電，并且 VOUT 尚未完成完整的導(dǎo)通轉(zhuǎn)換。寄生電感可能會(huì)在柵極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部產(chǎn)生高電壓尖峰，從而導(dǎo)致內(nèi)部 VDD 超過柵極驅(qū)動(dòng)器的絕對(duì)最大 VDD 電壓。柵極驅(qū)動(dòng)器損壞可能無(wú)法立即顯現(xiàn)，但違反器件的絕對(duì)最大額定值可能會(huì)影響內(nèi)部電路的完整性，從而導(dǎo)致集成電路因電過應(yīng)力而出現(xiàn)故障或物理?yè)p壞。

圖 5-1 V_out和 VDD 內(nèi)部電壓隨導(dǎo)通脈沖延長(zhǎng)的變化