ZHCADQ3 January 2024 UCC27201A , UCC27302A , UCC27302A-Q1

3 正確確定自舉電容器和 VDD 電容器的容值

在任何應(yīng)用中，確定自舉電容器和 VDD 電容器的正確容值都很重要，在雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器中更是如此。下面快速介紹了選擇自舉電容值和 VDD 電容值的過程。應(yīng)用手冊“針對半橋配置的自舉電路選擇”也是有關(guān)此主題的不錯參考。

首先計算自舉電容在對 MOSFET Q_G 充電過程中允許的壓降。

方程式 1.

? V_{H B} = V_{D D} - V_{F} - V_{H B m i n}

其中...

V_DD 是柵極驅(qū)動器器件的電源電壓
V_F 是自舉二極管正向壓降
V_HBmin 是驅(qū)動 MOSFET 的最小 HB 偏置電壓

接下來確定自舉電容器每個開關(guān)周期所需的總電荷，通常由 MOSFET Q_G 決定。

方程式 2.

Q_{T O T A) L} = Q_{G} + I_{H B S} x (\frac{D_{M A X}}{f_{S W}}) + (\frac{I_{H B}}{f_{S W}})

其中...

Q_G 是高側(cè)驅(qū)動器輸出端的總 MOSFET 柵極電荷
I_HBS 是數(shù)據(jù)表中的 HB 至 VSS 漏電流
D_MAX 是高側(cè) MOSFET 上的轉(zhuǎn)換器最大占空比
I_HB 是數(shù)據(jù)表中的 HB 靜態(tài)電流

最后，目標最小自舉電容器值可以通過以下公式確定。

方程式 3.

C_{B O O T m i n} = \frac{Q_{T O T A) L}}{{Δ V}_{H B}}

通過上述分析可得出最小自舉電容值，以便提供足夠的自舉偏置電荷，從而以足夠的 V_GS 正確驅(qū)動高側(cè) MOSFET Q_G。電容器必須是高質(zhì)量電介質(zhì)，例如 X7R 或性能更好的電介質(zhì)，設(shè)計人員需要考慮施加的溫度和電壓的容差并增加一些裕度。

如果設(shè)計在啟用相位時無法適應(yīng) LI 輸入啟動脈沖的建議時序，或者無法容納低頻 LI 脈沖以使 HB-HS 偏置電容器在空閑時保持充電狀態(tài)，建議使外部自舉二極管和驅(qū)動器中的內(nèi)部自舉二極管并聯(lián)配置。此外，選擇 100V 半橋驅(qū)動器（例如 LM5101A、UCC2720x(A)、UCC27211A、UCC27301A 或 UCC27311A）也很重要。

外部自舉二極管必須是肖特基二極管，其額定電壓足以在包括任何 HS 電壓過沖在內(nèi)的最壞工作條件下滿足 HS 上的最大電壓。此外，外部二極管 V_F 必須確保外部二極管傳導(dǎo)大部分自舉充電電流，以降低驅(qū)動器內(nèi)部二極管上的應(yīng)力。將外部二極管靠近驅(qū)動器 VDD 和 HB 引腳放置非常重要，因此小型封裝器件非常適合這種情況。

圖 3-1 顯示了采用小型 SOD123 封裝的 100V 肖特基外部二極管的理想二極管正向電壓曲線。80mA 和 100uA 條件下的驅(qū)動器內(nèi)部自舉二極管 V_F 參數(shù)也是以紅色顯示。

您可以看到，驅(qū)動器內(nèi)部自舉二極管 V_F 的紅色標記明顯高于作為目標的外部二極管。還請注意，需要采用小型封裝以便靠近驅(qū)動器 IC 放置，并選擇具有高峰值電流能力的二極管，因為自舉二極管在從 0V 向自舉電容器充電的初始充電脈沖期間可能具有高峰值電流。

圖 3-1 外部自舉二極管示例的 V_F 與 I_F 間的關(guān)系