ZHCAFS8 September   2025 UCC57102 , UCC57102-Q1 , UCC57102Z , UCC57102Z-Q1 , UCC57108 , UCC57108-Q1 , UCC57132 , UCC57132-Q1 , UCC57138 , UCC57138-Q1 , UCC57142 , UCC57142-Q1 , UCC57148 , UCC57148-Q1

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2TI 非隔离式 SiC MOSFET 栅极驱动器概述
  6. 3SiC MOSFET 栅极驱动器设计考量因素
    1. 3.1 欠压锁定 (UVLO)
    2. 3.2 负偏置电源（双极性驱动）
    3. 3.3 短路保护
      1. 3.3.1 去饱和保护
      2. 3.3.2 过流保护
      3. 3.3.3 软关断
  7. 4PFC CCM 升压低侧栅极驱动器示例
    1. 4.1 栅极驱动器要求
    2. 4.2 栅极驱动器选择
    3. 4.3 栅极驱动器功耗
  8. 5总结
  9. 6参考资料

4.3 栅极驱动器功耗

需确认所选栅极驱动器的功耗是否在规格范围内。低侧栅极驱动器中的总功耗 (Ptot) 可分为两个部分：直流损耗和开关损耗。直流损耗 (PDC) 取决于栅极驱动器为内部电路提供偏置所需的静态电流。开关损耗 (PSW) 取决于电源开关的栅极电荷、偏置电压、开关频率和内部/外部栅极电阻。

可根据栅极驱动器数据手册中的热规格参数及预估环境温度，计算出驱动器的最大允许功耗 (Pmax)。可以将 Pmax 与计算出的 Ptot 进行比较，以确保栅极驱动器在规格范围内。方程式 5 和方程式 6 用于估算 UCC57132B 的最大功率耗散。

方程式 5. P m a x = T J - T A R θ J A
方程式 6. P m a x = 150 ° C - 100 ° C 126 . 6 ° C W = 395 m W

UCC57132B 的最大 VDD 静态电流为 1.3mA，最大 VEE 静态电流为 1.1mA。当 VDD 电源为 +20V、VEE 电源为 -5V 时，其直流损耗为 31.5mW(=(1.3mA×20V)+(-1.1mA×-5V))。

开关损耗可使用方程式 7 和方程式 8 进行估算。ROH(eff) 表示输出导通期间输出结构的有效上拉电阻 (1Ω)；这一特性源于 UCC57132B 输出级的混合上拉结构，其中包含一个与上拉 PMOS 并联的上拉 NMOS。该参数与数据手册中的 ROH 参数不同，后者仅代表上拉 PMOS（如果需要高估，可以使用 ROH 代替 ROH(eff)）。ROL 指下拉 NMOS 的典型电阻，可在数据手册中查询 (1Ω)。RGATE(H) 是指导通外部栅极电阻，RGATE(L) 是指关断外部栅极电阻。RGATE(I) 是指所选 SiC MOSFET 的固有栅极电阻 (2Ω)。

方程式 7. P S W = Q g × ( V D D - V E E ) × f s w × 1 2 R O H ( e f f ) R O H ( e f f ) + R G A T E ( H ) + R G A T E ( I ) + R O L R O L + R G A T E ( L ) + R G A T E ( I )
方程式 8. P S W = 73 n C × ( 20 V - ( - 5 V ) ) × 60 k H z × 1 2 1 Ω 1 Ω + 2 . 2 Ω + 2 Ω + 1 Ω 1 Ω + 1 . 1 Ω + 2 Ω = 23 . 9 m W

封装中耗散的总功率估算值通过方程式 9 和方程式 10 进行计算。

方程式 9. P t o t = P D C + P S W
方程式 10. P t o t = 31 . 5 m W + 23 . 9 m W = 55 . 4 m W

对于初始设计而言，计算得出的 Ptot 远小于 UCC57132B 的估算 Pmax，确保器件在规格范围内。在整个设计阶段，必须完成进一步的热分析，以验证是否具备足够的散热能力。有关热分析的更多信息，请阅读半导体和 IC 封装热指标 应用手册。