ZHCSUV2A April 2024 – October 2024 UCC27614-Q1
PRODUCTION DATA
請(qǐng)參考 PDF 數(shù)據(jù)表獲取器件具體的封裝圖。
通常，電源開(kāi)關(guān)在接通和關(guān)斷期間的開(kāi)關(guān)速度應(yīng)該盡可能快，以更大限度地降低開(kāi)關(guān)功率損耗。柵極驅(qū)動(dòng)器器件必須能夠提供所需的峰值電流，以實(shí)現(xiàn)邏輯電平 MOSFET、功率 MOSFET、SiC MOSFET 和 IGBT 等目標(biāo)電源開(kāi)關(guān)器件的目標(biāo)開(kāi)關(guān)速度。
以功率 MOSFET 為例，系統(tǒng)對(duì)開(kāi)關(guān)速度的要求通常通過(guò)功率 MOSFET 漏源電壓的壓擺率（如 dVDS/dt）來(lái)描述。例如，在連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，系統(tǒng)可能要求 600V 功率 MOSFET 在 400V 的直流母線電壓下，以 100V/ns 或更高的 dVDS/dt 導(dǎo)通。這種類(lèi)型的應(yīng)用屬于電感式硬開(kāi)關(guān)應(yīng)用，因此降低開(kāi)關(guān)功率損耗至關(guān)重要。該要求意味著在功率 MOSFET 導(dǎo)通事件期間（從關(guān)斷狀態(tài)下的 400V 到導(dǎo)通狀態(tài)下的 VDS(on)），整個(gè)漏源電壓擺幅必須在約 4ns 或更短的時(shí)間內(nèi)完成。當(dāng)發(fā)生漏源電壓擺幅時(shí)，功率 MOSFET 的米勒電荷（假設(shè) 600V 功率 MOSFET 的 QGD 參數(shù)為 32nC）由柵極驅(qū)動(dòng)器的峰值電流提供。根據(jù)功率 MOSFET 電感開(kāi)關(guān)機(jī)制，此時(shí)功率 MOSFET 的柵源電壓為米勒平坦區(qū)域電壓，通常比功率 MOSFET 的閾值電壓 VGS(th) 高幾伏。
為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo) dVDS/dt，柵極驅(qū)動(dòng)器必須能夠在 4ns 或更短的時(shí)間內(nèi)提供 QGD 電荷。換句話說(shuō)，柵極驅(qū)動(dòng)器必須提供 8A (= 32nC/4ns) 或更高的峰值電流。UCC27614-Q1 系列柵極驅(qū)動(dòng)器能夠提供 10A 峰值拉電流和 10A 峰值灌電流，明顯超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，并能夠滿(mǎn)足所需的開(kāi)關(guān)速度。這種顯著的高驅(qū)動(dòng)能力針對(duì)功率 MOSFET 在 QGD 參數(shù)方面的器件間差異提供了額外的裕度，同時(shí)也為插入外部柵極電阻器并對(duì)開(kāi)關(guān)速度進(jìn)行微調(diào)提供了額外的靈活性，以實(shí)現(xiàn)效率與 EMI 優(yōu)化。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，PCB 的柵極驅(qū)動(dòng)電路中的寄生引線電感對(duì)功率 MOSFET 開(kāi)關(guān)速度具有決定性的作用。該跡線電感會(huì)限制柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出電流脈沖的 dI/dt。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，下面以近似三角曲線的柵極驅(qū)動(dòng)器輸出電流脈沖波形為例說(shuō)明，其中三角曲線下的面積 (? ×IPeak × time) 將等于 600V 功率 MOSFET 的總柵極電荷（功率 MOSFET 數(shù)據(jù)表中的 QG 參數(shù)）。如果寄生引線電感限制了 dI/dt，則可能會(huì)發(fā)生這樣的情況：在提供開(kāi)關(guān)功率 MOSFET 的 QG 所需的時(shí)間內(nèi)無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)柵極驅(qū)動(dòng)器的完整峰值電流能力。換言之，上述公式中的 time 參數(shù)將占主導(dǎo)地位，并且電流脈沖的 IPeak 值遠(yuǎn)低于驅(qū)動(dòng)器真正的峰值電流能力，同時(shí)仍能提供所需的 QG。因此，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的開(kāi)關(guān)速度，即使理論計(jì)算表明柵極驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)開(kāi)關(guān)速度。因此，將柵極驅(qū)動(dòng)器器件放置在非常靠近功率 MOSFET 的位置并設(shè)計(jì)具有最小 PCB 跡線電感的極小柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)而言非常重要。