MOSFET驅(qū)動器的功耗計(jì)算

MOSFET驅(qū)動器功耗

MOSFET驅(qū)動器的功耗包含三部分：

由于MOSFET柵極電容充電和放電產(chǎn)生的功耗。

由于 MOSFET 驅(qū)動器吸收靜態(tài)電流而產(chǎn)生的功耗。

MOSFET 驅(qū)動器交越導(dǎo)通（穿通）電流產(chǎn)生的功耗。

從上述公式推導(dǎo)得出，三部分功耗中只有一個(gè)與MOSFET柵極電容充電和放電有關(guān)。

這部分功耗通常是最高的，特別在很低的開關(guān)頻率時(shí)。為了計(jì)算公式 1 的值，需要知道 MOSFET 柵極電容。MOSFET 柵極電容包含兩個(gè)電容：柵源電容和柵漏電容（米勒電容） 。

通常容易犯的錯(cuò)誤是將 MOSFET 地輸入電容 （ CISS）當(dāng)作 MOSFET 總柵極電容。確定柵極電容的正確的方法是看 MOSFET 數(shù)據(jù)手冊中的總柵極電容（ QG）。這個(gè)信息通常顯示在任何 MOSFET 的電氣特性表和典型特性曲線中。

峰值電流驅(qū)動的需求

針對 MOSFET 驅(qū)動器的討論主要是考慮內(nèi)部和外部因素而導(dǎo)致 MOSFET 驅(qū)動器產(chǎn)生功耗。所以必須計(jì)算出MOSFET驅(qū)動器的功率損耗，進(jìn)而利用計(jì)算值為驅(qū)動器選擇正確的封裝和計(jì)算結(jié)溫。

在應(yīng)用中使 MOSFET 驅(qū)動器與 MOSFET 匹配主要是根據(jù)功率 MOSFET 導(dǎo)通和截止的速度快慢 （柵極電壓的上升和下降時(shí)間） 。

任何應(yīng)用中優(yōu)化的上升 / 下降時(shí)間取決于很多因素，例如 EMI（傳導(dǎo)和輻射） ，開關(guān)損耗，引腳 / 電路的感抗，以及開關(guān)頻率等。

MOSFET 導(dǎo)通和截止的速度與 MOSFET 柵極電容的充電和放電速度有關(guān)。MOSFET 柵極電容、導(dǎo)通和截止時(shí)間與 MOSFET 驅(qū)動器的驅(qū)動電流的關(guān)系可以表示為：

上述公式假設(shè)電流 （ I）使用的是恒流源。如果使用MOSFET驅(qū)動器的峰值驅(qū)動電流來計(jì)算，將會產(chǎn)生一些誤差；

MOSFET 驅(qū)動器以驅(qū)動器的輸出峰值電流驅(qū)動能力來表示。這個(gè)峰值電流驅(qū)動能力通常在兩個(gè)條件之一下給出。

這兩個(gè)條件為 MOSFET 驅(qū)動器輸出短路到地或MOSFET驅(qū)動器輸出處于某一特定電壓值（通常為4V，因?yàn)檫@是 MOSFET 開始導(dǎo)通并且密勒效應(yīng)開始起作用時(shí)的柵極門限電壓）。

通常，峰值電流也表示在器件最大偏置電壓下的電流。這意味著如果 MOSFET驅(qū)動器工作在較低的偏置電壓， MOSFET 驅(qū)動器的峰值電流驅(qū)動能力會降低。

MOSFET驅(qū)動器柵極驅(qū)動配置

使用MOSFET驅(qū)動器時(shí)可以采用許多不同的電路配置。下圖顯示了經(jīng)常使用的柵極驅(qū)動電路典型配置。

最理想的 MOSFET 驅(qū)動器電路如上圖所示。這種配置常用于升壓（ boost）、反激式和單開關(guān)的正激開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。

采用正確的布板技巧和選擇合適的偏置電壓旁路電容，可以使 MOSFET 柵極電壓得到很好的上升和下降時(shí)間。除了在偏置電壓增加本地旁路電容外，MOSFET 驅(qū)動器的良好鋪地也很重要。

在許多柵極驅(qū)動應(yīng)用中，也可能需要限制柵極驅(qū)動的峰值，以降低柵極電壓的上升。通常這可以降低由于MOSFET 漏極電壓的快速上升斜率導(dǎo)致的EMI 噪聲。

通過改換具有更低峰值電流的 MOSFET 驅(qū)動器或增加一個(gè)串聯(lián)柵極驅(qū)動電阻，如圖所示，就可以減緩MOSFET 柵極電壓的上升和下降時(shí)間。