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如何利用高電流柵極驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率

發(fā)布時(shí)間:2021-02-16 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】當(dāng)今世界,設(shè)計(jì)師們似乎永遠(yuǎn)不停地追求更高效率。我們希望以更低的功率輸入得到更高的功率輸出!更高的系統(tǒng)效率需要團(tuán)隊(duì)的努力,這包括(但不限于)性能更高的柵極驅(qū)動(dòng)器、控制器和新的寬禁帶技術(shù)。
 
特別是高電流柵極驅(qū)動(dòng)器,其能夠通過降低開關(guān)損耗幫助提升整體系統(tǒng)效率。當(dāng)FET開關(guān)打開或關(guān)閉時(shí),就會(huì)出現(xiàn)開關(guān)損耗。為了打開FET,柵極電容得到的電荷必須超過閾值電壓。柵極驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流能夠有助于柵極電容的充電。驅(qū)動(dòng)電流能力越高,電容的充放電速度就越快。拉灌大量電荷的能力可以降低功率損耗和畸變。(傳導(dǎo)損耗是另一種FET開關(guān)損耗,傳導(dǎo)損耗取決于內(nèi)部電阻或FET的RDS(on)值,其中,隨著電流通過,F(xiàn)ET也會(huì)耗散功率。)
 
換言之,目標(biāo)便是降低系統(tǒng)內(nèi)需要高頻率功率轉(zhuǎn)化的開關(guān)過渡時(shí)間。突出該類性能的柵極驅(qū)動(dòng)器規(guī)格為上升和下降時(shí)間。參見圖1。
 
如何利用高電流柵極驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率
圖1:典型的上升和下降時(shí)間圖
 
如果您想更進(jìn)一步,諸如延時(shí)匹配等柵極驅(qū)動(dòng)器特性,能有效地讓驅(qū)動(dòng)電流能力翻番。延時(shí)匹配指兩個(gè)通道之間內(nèi)部傳播延遲的匹配,可以通過雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器的并聯(lián)輸出或?qū)蓚€(gè)通道捆綁在一起實(shí)現(xiàn)。例如,TI的UCC27524A具有極其精確的1ns(典型)延遲匹配,可以將驅(qū)動(dòng)電流從5A提升到10A。
 
圖2所示為UCC27524A的A通道B通道結(jié)合在一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的范例。INA和INB輸入以及OUTA及OUTB分別為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。由一個(gè)信號(hào)控制該并聯(lián)組合。
 
如何利用高電流柵極驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率
圖2:串聯(lián)輸出UCC27524A以使雙驅(qū)動(dòng)電流能力翻番
 
系統(tǒng)效率提升帶來的結(jié)果之一便是功率密度的提升。在隔離電源的功率因數(shù)校正(PFC)及同步整流塊、直流/直流模組及太陽能逆變器等應(yīng)用中,設(shè)計(jì)師需受到以相同尺寸(或更小尺寸)實(shí)現(xiàn)相同輸出功率量的約束,因此,對(duì)更高功率密度的需求已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。
 
TI的產(chǎn)品組合包括帶高電流、快速升降時(shí)間和延時(shí)匹配的柵極驅(qū)動(dòng)器。參見表1。
 
如何利用高電流柵極驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率
表1:高電流柵極驅(qū)動(dòng)器
 
 
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