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ZHCADV5 March 2024 UCC27624

4.4 功率損耗計算

柵極驅動器數據表中的功率損耗公式以容性負載的形式給出。在脈沖變壓器電路中，負載具有電感性，但這些公式不適用。

方程式 12.

P = V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w}

容性負載的常用功率損耗公式采用在一個開關周期 (Q_g) 中從柵極添加和去除的電荷，并乘以開關頻率 (F_SW)。這種乘法可提供柵極充電和放電的平均電流。通過將平均電流乘以 VDD，可得到開關引起的功率損耗。此公式按每個 FET 計算，因此在雙通道驅動器或半橋驅動器中，該數字會加倍。

即使采用變壓器耦合，這種基于電荷的方法仍適用于估算功率耗散。假設使用無損耗變壓器，我們可將初始公式除以系數 2 以移除下拉電阻（因為該功耗會通過本地 PNP 下拉電阻耗散）。此外，我們還可以增加 PNP 在關斷期間的直流漏電流。為了演示 PNP 直流電流，這里的電路與采用 100Ω 基極電阻器的圖 2-4 中相同。

圖 4-2 采用 100? R_B 時的柵極驅動變壓器波形的示波器捕獲

隨著這個 R_B 發生變化，漏電流將變得比圖 2-4 中更明顯。請注意，I_prime 為何不返回到 0A，而是保持更接近 100mA。初級環路中的電流被 PNP 引起的直流電流抵消。失調電流的計算公式如下：

方程式 13.

I_{B} = \frac{V_{D D} - V_{B E}}{R_{B}}

由于混合上拉結構，在高輸出狀態期間由驅動器提供的直流電流是該驅動器的最壞情況。這是因為電阻較高的 PMOS 必須提供該電流。通過將 PNP 基極電流和 RMS 磁化電流添加到我們的功率耗散公式中，可以得到以下公式：

方程式 14.

P t o t a l = P_{S W} + P_{D C} + P_{M A G}

方程式 15.

P_{S W} = \frac{V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w} \times 2}{2}

方程式 16.

P_{D C} = {I_{B}}^{2} \times R_{d r i v e r}

方程式 17.

P t o t a l = V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w} + (R o h + R o l) \times [{(\frac{V_{D D} - V_{B E}}{R_{B}})}^{2} + {(\frac{V_{D D} \times t_{o n}}{L_{m a g} \times 2 \times \sqrt{3}})}^{2}]

考慮到具有不同匝數比的變壓器，可以將這些數字相乘。這個公式也說明了選擇 PNP 的一個重要因素。具有高增益的 PNP 更為可取，因為高增益允許使用較大的 R_B 進行更強的下拉（減少開關損耗）。當 R_B 值大于 1kΩ 時，漏電流可以忽略不計。