ZHCAF19 February 2025 AMC0106M05 , AMC0106M25
下图显示了不同 PWM 占空比下 10kHz 和 100kHz PWM 的 AVDD 自举电源电压。自举电源使用 LMG2100R044 集成式自举二极管、外部自举电容器 C41 (100nF)、C40 (4.7µF) 和限流电阻器 R15 (3Ω) 实现。自举电源驱动 LMG2100R044 高侧 GaN-FET,其典型栅极电荷为7.3nC;并为 AMC0106M05 供电,5V 时其典型电源电流为 6.5mA。
作为最差条件,自举电源在 10kHz 和 100kHz PWM、50% 占空比和恒定 95% 占空比下进行了测试。
图 4-15 和 图 4-16 从 Tektronix MDO4104B-3 示波器的 csv 文件生成,使用 TMDP0200 差分探头在 75V 灵敏度和 5MHz 带宽下进行。
黑色迹线显示了以悬空模拟 GND (AGND) 为基准的 AVDD 电压。红色迹线显示了相对于系统 GND 的 AGND 共模电压。系统 GND 也等于 AMC0106M05 的逻辑 GND (DGND) 和 MCU GND。
| PWM 频率 (kHz) |
占空比 (%) |
AVDDMIN(1) (V) |
AVDDMAX(1) (V) |
ΔAVDD (V) |
平均值 (AVDD)(1) (V) |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 50 | 4.34 | 4.52 | 0.18 | 4.43 |
| 10 | 90 | 3.98 | 4.28 | 0.3 | 4.12 |
| 10 | 95 | 3.68 | 4 | 0.32 | 3.85 |
| 100 | 50 | 4.46 | 4.49 | 0.03 | 4.47 |
| 100 | 90 | 4.11 | 4.16 | 0.05 | 4.14 |
| 100 | 95 | 3.83 | 3.88 | 0.05 | 3.85 |
图 4-17 显示,对于给定的限流电阻器 (R15),平均自举电压随着 PWM 开关频率的降低而下降。在较低 PWM 频率下,自举电容器必须支持高侧 FET 的较长导通时间,因此平均电压降低。高占空比意味着高侧 FET 的导通时间较长、自举电容器的充电时间较短,在此条件下可以看到 R15 的影响。R15 可限制自举电容器的充电电流。因此,在占空比较长的情况下,自举电容器的电压会变低。可以通过降低 R15 的值来补偿此影响。
图 4-18 显展示了自举电容器两端的峰-峰值纹波电压与占空比的函数关系。同样,由于高侧 FET 的导通时间较长、自举电容器的刷新时间较短,纹波电压会随着 PWM 占空比而升高。在计算平均自举电压中,忽略了瞬态过冲和下冲。过冲和下冲由差分电压探头的有限共模抑制引起,而非由自举电源引起。
AMC0106M05 AVDD 电源的建议工作电压范围较宽,为 3V 至 5.5V。因此,上图中所示的自举电源始终满足 AMC0106M05 要求。但是,在由 LMG2100R044 GaN-FET 自举电源供电时,LMG2100R044 UVLO 功能的最大下降沿阈值为 3.7V。典型阈值为 3.0V。对于所需的 PWM 频率和相应的最大 PWM 周期,需要考虑这一点。
可以使用较小的自举电阻器来增加高占空比下的最小自举电压。但是,自举电阻器对峰值充电电流有影响。LMG2100R044 内部自举二极管信号路径的典型动态电阻为 1.85Ω。内部电阻必须增加到外部自举电阻 R15 以获得有效自举电阻。
| PWM 频率 (kHz) |
占空比 (%) |
AVDDMIN(1) (V) |
AVDDMAX(1) (V) |
ΔAVDD (V) |
平均值 (AVDD)(1) (V) |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 50 | 4.35 | 4.51 | 0.17 | 4.44 |
| 10 | 90 | 4.05 | 4.33 | 0.28 | 4.19 |
| 10 | 95 | 3.83 | 4.13 | 0.3 | 3.96 |
| 100 | 50 | 4.44 | 4.48 | 0.04 | 4.46 |
| 100 | 90 | 4.2 | 4.25 | 0.05 | 4.23 |
| 100 | 95 | 3.93 | 3.98 | 0.05 | 3.96 |