如何利用高電流柵極驅(qū)動器實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率
當今世界,設(shè)計師們似乎永遠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)效率需要團隊的努力,這包括(但不限于)性能更高的柵極驅(qū)動器、控制器和新的寬禁帶技術(shù)。
特別是高電流柵極驅(qū)動器,其能夠通過降低開關(guān)損耗幫助提升整體系統(tǒng)效率。當FET開關(guān)打開或關(guān)閉時,就會出現(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)動器的驅(qū)動電流有助于柵極電容的充電。驅(qū)動電流能力越高,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。(傳導損耗是另一種FET開關(guān)損耗,傳導損耗取決于內(nèi)部電阻或FET的RDS(on)值,其中,隨著電流通過,F(xiàn)ET也會耗散功率。)
換言之,目標是減少系統(tǒng)內(nèi)需要高頻率功率轉(zhuǎn)化的開關(guān)過渡時間。突出該類性能的柵極驅(qū)動器規(guī)格為上升和下降時間。參見圖1。
圖1:典型的上升和下降時間圖
如果想更進一步,諸如延時匹配等柵極驅(qū)動器特性,能有效地讓驅(qū)動電流能力翻番。延時匹配指兩個通道之間內(nèi)部傳播延遲的匹配,可以通過雙通道柵極驅(qū)動器的并聯(lián)輸出或?qū)蓚通道捆綁在一起實現(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)合在一個驅(qū)動器中的范例。INA和INB輸入以及OUTA及OUTB分別為串聯(lián)結(jié)構(gòu)。由一個信號控制該并聯(lián)組合。
圖2:串聯(lián)輸出UCC27524A以使雙驅(qū)動電流能力翻番
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)計師需受到以相同尺寸(或更小尺寸)實現(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、快速升降時間和延時匹配的柵極驅(qū)動器。參見表1。
分類 |
設(shè)備 |
描述 |
升/降時間 |
延時匹配 |
|
4A,600V
高側(cè)及低側(cè)驅(qū)動器 |
15ns,15ns |
支持 |
|
5A,高速低側(cè)雙驅(qū)動器 |
7ns,6ns |
支持 |
||
4A,120V
高側(cè)及低側(cè)驅(qū)動器 |
7.2ns,5.5ns |
支持 |
表1:高電流柵極驅(qū)動器
現(xiàn)在就開始設(shè)計您的高效率系統(tǒng)吧!更多信息,請參見www.ti.com/gate drivers。
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