LM5137-Q1 高側和低側柵極驅動器具有短傳播延遲、自適應死區時間控制和低阻抗輸出級,能夠提供很大的峰值電流以及很短的上升和下降時間,從而有助于功率 MOSFET 以極快的速度進行導通和關斷轉換。如果布線長度和阻抗未控制得當,那么極高的 di/dt 可能會導致無法接受的振鈴。
盡可能地減少雜散或寄生柵極環路電感是優化柵極驅動開關性能的關鍵,因為無論是與 MOSFET 柵極電容諧振的串聯柵極電感,還是共源電感(柵極和功率回路常見),都會提供與柵極驅動命令相反的負反饋補償,從而導致 MOSFET 開關時間延長。以下環路非常重要:
- 環路 2:高側 MOSFET,Q1。在高側 MOSFET 導通期間,大電流從自舉(啟動)電容器流向柵極驅動器和高側 MOSFET,然后再通過 SW 連接流回到啟動電容器的負端子。相反,若要關斷高側 MOSFET,大電流從自舉(啟動)電容器流向柵極驅動器和高側 MOSFET,然后再通過 SW 連接流回到啟動電容器的負端子。請參閱圖 8-29 的“環路 2”。
- 環路 3:低側 MOSFET,Q2。在低側 MOSFET 導通期間,大電流從 VCC 去耦電容器流向柵極驅動器和低側 MOSFET,然后再通過接地端流回電容器的負端子。相反,若要關斷低側 MOSFET,大電流從低側 MOSFET 的柵極流向柵極驅動器和 GND,然后再通過接地端流回低側 MOSFET 的源極。請參閱圖 8-29 的“環路 3”。
在使用高速 MOSFET 柵極驅動電路進行設計時,TI 強烈建議遵循以下電路布局指南。
- 從柵極驅動器輸出(HO1/HO2 和 LO1/LO2)到高側或低側 MOSFET 相應柵極的連接必須盡可能短,從而減少串聯寄生電感。請注意,峰值柵極驅動電流可能高達 3A。使用 0.65mm (25mil) 或更寬的跡線。在必要時,沿著這些跡線使用一個或多個直徑至少 0.5mm (20mil) 的通孔。將 [HO1, SW1] 和 [HO2, SW2] 柵極跡線作為差分對從 LM5137-Q1 布放到高側 MOSFET,從而充分利用磁通抵消。
- 盡可能地縮短從 VCC 和 CBOOT1/CBOOT2 引腳到相應電容器的電流環路路徑,因為這些電容器會提供高達 3A 的高瞬態電流來為 MOSFET 柵極電容充電。具體來說,將自舉電容器 CBOOT1 和 CBOOT2 靠近 LM5137-Q1 的相應 [CBOOT1, SW1] 和 [CBOOT2, SW2] 引腳對放置,由此盡可能地減少與高側驅動器相關聯的“環路 2”面積。具體來說,將 VCC 電容器 CVCC 靠近 LM5137-Q1 的 VCC 和 PGND 引腳放置,從而盡可能地減少與低側驅動器相關聯的“環路 3”面積。