在高电流快速开关电路中,适当的 PCB 布局对于器件正常工作和设计稳健性而言极其重要。UCC27624-Q1 栅极驱动器具有小传播延迟和强大的输出级,能够在功率 MOSFET 的栅极上提供较大的电流峰值以及很短的上升和下降时间,从而有助于实现非常快的电压瞬变。如果布线长度和阻抗未控制得当,那么极高的 di/dt 会导致无法接受的振铃。在使用这些高速驱动器进行设计时,建议遵循以下电路布局准则。
- 驱动器 IC 应尽量靠近功率器件放置,从而更大限度地缩短驱动器 IC 输出引脚与开关功率器件的栅极之间的高电流布线长度。
- 将 VDD 和 GND 之间的 VDD 旁路电容放置在尽可能靠近驱动器 IC 且布线长度最短的位置,以提高噪声滤波效果。这些电容器支持在功率 MOSFET 导通期间通过 VDD 引脚消耗高峰值电流。强烈建议使用低电感表面贴装器件 (SMD) 元件(如额定电压为 50V 的 X7R 片式电容器)。
- 必须尽可能缩短导通和关断电流环路路径(驱动器器件、功率 MOSFET 和 VDD 旁路电容器),以便将杂散电感保持在最低水平。这些环路中存在两个实例会建立高 dI/dt,即导通和关断瞬态期间,这会在驱动器器件的输出引脚和功率 MOSFET 的栅极上产生显著的电压瞬态。
- 尽可能使源布线和返回布线保持平行,从而利用磁通抵消。
- 将电源布线与信号布线(如输出和输入信号)分开。
- 为了更大限度地减少开关节点瞬态和振铃,可能需要在功率器件上添加一些栅极电阻和/或缓冲器。这些措施也可能降低 EMI。
- 星形点接地是一种尽可能地减少噪声从一个电流环路耦合到另一个电流环路的好方法。驱动器的 GND 在一个点连接至其他电路节点(如功率 MOSFET 源极、PWM 控制器接地端等)。必须尽可能缩短连接路径,以降低电感;并尽量拓宽连接路径,以降低电阻。
- 使用接地平面来提供噪声屏蔽。驱动器 IC 的 OUT 引脚上的快速上升和下降时间可能会破坏驱动器 IC 的输入信号。接地平面不得是任何高电流(功率级)环路的传导路径。相反,必须使用一根迹线将接地平面连接到星形点,从而建立接地电势。除噪声屏蔽之外,接地平面还可以帮助降低功率耗散
- 在现有设计或新设计中将任何栅极驱动器 IC 替换为 UCC27624-Q1 器件时,尤其是它们不具有相同的驱动强度时,外部栅极电阻器和并联二极管电阻器组合可能会非常有用。