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栅极驱动器的驱动能力怎么设计?

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fumess
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  • 2020-4-9 15:10:54
10问答币
比如片外功率管的栅电荷为50nC,我要想在30nS内让功率管的Vgs从0达到驱动器电源VCC,那我应该怎么设计驱动管的尺寸?有没有什么经验?难道只看仿真吗?

nc965
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  • 2020-4-9 20:24:59
 
30nS是普通参数,如果50nC也是普通的,那就用普通芯片搞定。
fumess
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初级工程师
  • 2020-4-9 20:44:45
 
都说峰值驱动电流很重要,不知道为什么?这个参数能说明什么?
nc965
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  • 2020-4-9 20:53:04
 
这个参数是驱动芯片的卖点,几百mA到几A的都有,说到底就是驱动芯片输出端子的等效内阻,1.5A的芯片说明等效内阻=15V/1.5A=10R,它满足T=RC关系,意思这个芯片要得到你需要的30nS速度,你的Ciss要小于C=T/R=30nS/10R=3nF。
ZHIYIyunmeng163
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  • 2020-4-9 21:14:04
 
我看到手册测试选择的12V测试电压
等效内阻是按照12V还是15V还是按照芯片最大电压呢
nc965
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  • 2020-4-9 21:18:58
 
这个影响不大,不必精确,也精确不了。算下来不大于3nF,你打个半折,1.5nF一定是可以的(意思是3nF一定是不可以的)。
fumess
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  • 2020-4-10 15:11:39
 
这个计算过程似乎与功率管实际工作所需的栅电荷没有关系,如果功率管的Ciss给定(功率管datasheet里有写),或者就按3nF算,那功率管从输出Vds电压40V导通,和从1200V导通,按这个计算公式的话,功率管Vgs从0到15V,所需时间都一样啊?都是30nS。这怎么可能?还应该考虑米勒台阶效应增加的导通时间吧?
nc965
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  • 2020-4-10 15:52:55
  • 倒数7
 
实际上,无论是栅电荷抑或结电容,它们都是同一件事情的不同表达,它们都与测试条件有关,电压不同则参数不同。千万不要以为你的器件在12V时的栅电荷是50nC,电压提高到15V它还是50nC。提高到1200V它更不会是50nC
不过T=RC这个公式到确实与电压无关,无论1200V还是40V,抑或15V还是5V,T=RC都成立,只要C不变,它都是30nS。
fumess
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  • 2020-4-10 16:27:59
  • 倒数6
 
我就是这个意思,电压不同,栅电荷就不同,驱动能力一定的话,导通时间怎么会一样?Ciss中包含Cgd吧,不同电压情况的Cgd上的电压不同,不能说电容值相同就认为导通时间一样吧?
nc965
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  • 2020-4-10 17:04:26
  • 倒数5
 
是的,电压不同,栅电荷就显著不同,虽然Ciss也会不同,但轻变化微得多,即使受Cgd影响,也相对轻微,大不了打半折,不行再打半折。这就是为什么要用Ciss而非栅电容来计算上升沿的原因。
雪国一枝花
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  • 2020-4-9 23:04:36
 
栅极驱动能力是由 VCC与Rgon来决定,Idrive=VCC/Rgon   ,而Qg只能求出平均驱动电流  Iavg=Qg*fs,fs为MOSFET的开关频率
fumess
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  • 2020-4-10 15:19:56
  • 倒数10
 
如果Rgon给定,那电流就已经被限制了,那驱动器输出电流能力再大也不会超过Idrive了,那不如减小Rgon,增大驱动管的导通阻抗,它俩阻抗之和不变,这样设计还容易点儿,驱动管尺寸不会太大,走线也容易。这样看,驱动管驱动能力没必要设计的太强吧?
雪国一枝花
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初级工程师
  • 2020-4-10 15:27:53
  • 倒数9
 
驱动管阻抗如何改变?
fumess
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  • 2020-4-10 15:30:29
  • 倒数8
 
可以改变它的W/L
ZWC317441532
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副总工程师
  • 2020-4-11 14:03:22
  • 倒数4
 
我计算了一下,不知道是否正确,如有错误,多多包函。
栅电荷为50nC,上升时间30ns,驱动要用到1.67A的电流。计算方法:Q=V*C=I*T;I=0.00000005/0.00000003=1.67A.
再根据VCC电压和驱动器的内阻,匹配栅极电阻.GR=V/I-内阻.


雪国一枝花
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初级工程师
  • 2020-4-11 21:30:30
  • 倒数3
 
为何是这样算?讲道理,功率管Vgs,没到达Vgsth之前是由 Cies与 Rg 决定,不是线性上升,而是按指数规律上升,当达到超过Vgsth, 功率管开始导通,Vgs继续上升,到达米勒平台时间由Cres决定,当平台结束,Vgs继续上升直到最大。
BingSun
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LV8
副总工程师
  • 2020-4-11 21:38:46
  • 倒数2
 
因为楼主并不提供更多信息,楼上的这样算一算我认为也是可以做为一个参考。
受Ciss与Crss影响,Crss是非线性的,并且与VDS有关,这些参数楼主也都没有提供。
雪国一枝花
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初级工程师
最新回复
  • 2020-4-11 21:49:28
  • 倒数1
 
嗯,确实是,参数并不是很多,仅供参考
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