ZHCSIX8E October 2018 – August 2020 UCC23513
PRODUCTION DATA
栅极驱动器子系统中的总损耗 PG 包括 UCC23513 器件的功率损耗 (PGD) 和外围电路(如外部栅极驱动电阻器)中的功率损耗。
PGD 值是关键功率损耗,它决定了 UCC23513 器件的热安全相关限值,可以通过计算几个分量产生的损耗来对其进行估算。
第一个分量是静态功率损耗 PGDQ,其中包括输入级中耗散的功率 (PGDQ_IN) 以及在无负载时以特定开关频率工作时输出级中耗散的静态功率 (PGDQ_OUT)。PGDQ_IN 由 IF 和 VF 决定,Equation5 给出了算法。PGDQ_OUT 参数在给定 VCC、开关频率和环境温度下没有负载连接到 VOUT 引脚时在工作台上测量。在此示例中,VCC 为 15V。PWM 开关频率为 10kHz 时电源上的电流测量为 ICC = 1.33mA。因此,可以使用Equation6 来计算 PGDQ_OUT。
栅极驱动器中消耗的总静态功率(没有任何负载电容)由Equation5 和Equation6 之和给出,如Equation7 所示
第二个分量是开关操作损耗 PGDSW,此时具有给定的负载电容,驱动器在每个开关周期中对其进行充电和放电。使用Equation8 来计算负载开关产生的总动态损耗 PGSW。
其中
因此,对于此示例应用,根据Equation9 的计算,负载开关产生的总动态损耗约为 18mW。
QG 表示功率晶体管在以 50A 的电流和 520V 的电压进行开关时的总栅极电荷,该电荷随测试条件的变化而变化。输出级上的 UCC23513 栅极驱动器损耗 PGDO 是 PGSW 的一部分。如果外部栅极驱动器电阻和功率晶体管内部电阻为 0Ω,则 PGDO 等于 PGSW,所有栅极驱动器损耗将在 UCC23513 内耗散。如果存在外部导通和关断电阻,则总损耗分布在栅极驱动器上拉/下拉电阻、外部栅极电阻和功率晶体管内部电阻之间。重要的是,如果拉电流/灌电流未达到 4.5A/5.3A 饱和值,则上拉/下拉电阻是线性的固定电阻,然而,如果拉电流/灌电流达到饱和,它将是非线性的。因此,PGDO 在这两种情形下是不同的。
案例 1 - 线性上拉/下拉电阻器:
在此设计示例中,所有预测的拉电流和灌电流均小于 4.5A 和 5.3A,因此,使用Equation10 来估算 UCC23513 栅极驱动器损耗。
案例 2 - 非线性上拉/下拉电阻器:
其中
对于某些情形,如果只有一个上拉或下拉电路饱和,而另一个不饱和,则 PGDO 是情况 1 和情况 2的组合,可以根据此处的说明轻松地识别上拉和下拉的方程。
可使用Equation13 计算 UCC23513 栅极驱动器中耗散的总栅极驱动器损耗 PGD。