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

 當(dāng)今世界，設(shè)計(jì)師們似乎永遠(yuǎn)不停地在追求更高效率。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)是減少系統(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。

圖1：典型的上升和下降時(shí)間圖

如果想更進(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)信號控制該并聯(lián)組合。

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，對更高功率密度的需求已經(jīng)成為一種趨勢。

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。

表1：高電流柵極驅(qū)動(dòng)器

現(xiàn)在就開始設(shè)計(jì)您的高效率系統(tǒng)吧!更多信息，請參見www.ti.com/gatedrivers。

其他信息

· 以下TI設(shè)計(jì)展示了高效率系統(tǒng)下的高電流柵極驅(qū)動(dòng)器：

· “高效率400W交流/直流電源參考設(shè)計(jì)。”

· “高效率410W交流/直流電源參考設(shè)計(jì)。”