ZHCS502H November 2011 – June 2024 UCC27523 , UCC27525 , UCC27526
PRODUCTION DATA
8.2.2.5 驅動電流和功率損耗
UCC27523/5/6 系列驅動器能夠在 VDD = 12V 時向 MOSFET 柵極提供 5A 電流并持續數百納秒。需要較高的峰值電流才能快速導通器件。然后，要關斷器件，需要驅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這一過程。柵極驅動器器件封裝中耗散的功率取決于以下因素：
- 功率 MOSFET 所需的柵極電荷（通常是驅動電壓 VGS 的函數，由于低 VOH 壓降，該電壓非常接近于輸入輔助電源電壓 VDD）
- 開關頻率
- 外部柵極電阻器的使用情況
UCC2752x 具有非常低的靜態電流和內部邏輯，能夠消除輸出驅動器級中的任何擊穿，因此可以大膽地假定它們對柵極驅動器內功率耗散的影響可以忽略不計。
使用分立式容性負載對驅動器器件進行測試時，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行充電，輔助電源必須傳遞的能量。
其中
- CLOAD 是負載電容器
- VDD 是為驅動器供電的偏置電壓。
對電容器進行充電時，存在等量的耗散能量。這會導致由方程式 2 給出的總功率損耗。
其中
- fSW 是開關頻率
當 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行開關所需的柵極電荷，將功率 MOSFET 表示的開關負載轉換為等效電容。該柵極電荷包括輸入電容的效果，以及當功率器件在導通和關斷狀態之間切換時使其漏極電壓擺動所需的附加電荷。大多數制造商都提供用于在指定條件下對器件進行開關的柵極電荷典型值和最大值規格（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 UCC2752x 在每個輸出端以 60nC 的柵極電荷（VDD = 12V 時，Qg = 60nC）驅動功率 MOSFET，則通過下式計算出柵極電荷相關的功率損耗（請參閱方程式 5）：
該功率 PG 在 MOSFET 導通或關斷時在電路的電阻元件中耗散。在開通過程中對負載電容器進行充電時會耗散總功率的一半，在關閉期間對負載電容器進行放電時耗散另一半。如果在驅動器與 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動器封裝中。在使用外部柵極驅動電阻器的情況下，功率耗散會在驅動器的內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）。根據該簡化的分析，可按如下方式（見方程式 6）計算開關期間的驅動器功率耗散：
其中
- ROFF = ROL
- RON（上拉結構的有效電阻）= 1.5 x ROL
除了上述與柵極電荷相關的功率耗散外，驅動器中的其他耗散還與器件消耗的靜態偏置電流相關的功率有關，該靜態偏置電流用于偏置所有內部電路，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，靜態電流也小于 0.6mA。可通過方程式 7 輕松計算出靜態功率耗散。
假設 IDD = 6mA，則功率損耗為：
顯然，與前面計算的與柵極電荷相關的功率耗散相比，此功率損耗微不足道。
使用 12V 電源時，偏置電流的估算如下（靜態消耗額外增加 0.6mA 的開銷）：
