ZHCADX2 March 2024 LM76003 , UCC27282 , UCC27288
3.2 额外电压源的影响
本章将讨论 HB-HS 引脚中连接的额外电源的影响。
在考虑额外电源的影响时，典型原理图如图 3-9 所示。根据分析，功率级对栅极驱动器的影响可以建模为在 HS 引脚和接地中连接的电源。电源电压值将从 Vd2 变为 VRDSON 再变为 VCC。
正常运行过程是，在模式 3 下，由 V2 提供驱动 Q2 的所有电源。在模式 1 下，由 V1 提供导通低侧 FET 的所有电源。因此，现在没有电流流过自举二极管，可以将自举电容器视为滤波电容器。自举二极管中的电流应力为零，因为没有电流流过。
图 3-9 连接 V2 时的原理图在大多数设计中，我们通常让 V1 大致等于 V2，但这在特定应用中会导致一些问题。关键点是 V1 和 V2 之间的电压差。
如果让 V1>V2+Vd1，那么自举电路将像上述分析一样正常工作。由于输出电容器与自举电容器并联，并且在所有工作模式下，HB-HS 之间的电压都大于 V2，因此 D2 将一直承受反向偏置。这意味着系统中不涉及 V2。与正常的自举电路运行方式相比，该情况的唯一区别是输出电容器与自举电容器并联，这意味着等效电容增加。正如以上分析，这将在自举二极管中导致更严重的电流应力。
但有一个例外，如果 FET 消耗的电容器功率过大，V2 将对自举电容器充电，这意味着自举电容器的电压已被钳位。但这对解决方案的积极影响有限。
根据以上分析，我们进行了仿真和实验来验证理论。
在图 3-10 和图 3-11 中，我们比较了瞬态期间流入自举电容器的电流。
图 3-10 仿真结果（使用 100nF 自举电容器，D=99.5%）
图 3-11 仿真结果（使用 4.7uF 自举电容器，D=99.5%）如仿真结果所示，如果增加自举电容，反向恢复电流会大大增加。在产品应用中，栅极驱动器很可能会发生故障。
| 输入电压 | 输出电压 | 输出电流 | 电容 | 占空比 |
|---|---|---|---|---|
| 5.5V | 5.02V | 1A | 100nF/4.8uF | 91.2% |
接下来，我们使用 LM76003 来验证理论，测试规格如表 3-1 所示。电流探针用于测试从 HB 引脚流向自举电容器的电流。从图 3-12 和图 3-13 中可以看出，随着自举电容的增加，反向恢复电流也从 -149mA (100nF) 增加到 -165mA (4.8uF)。如果我们使用 UCC27282 或其他栅极驱动器 IC 来构建分立式高功率电源，在电容增加时，反向恢复电流幅度和压摆率会变大。
图 3-12 实验结果（100nF 自举电容器）
图 3-13 实验结果（4.8uF 自举电容器）如仿真和实验结果所示，如果 V1>V2-Vd1，则因为等效电容增加，电流应力也随之增加。在产品应用中，此过程可能会导致栅极驱动器发生故障。