高級門驅(qū)動器IC技術(shù)可提高同步整流器應(yīng)用的效率
當(dāng)今眾多高頻率與高效率同步整流器應(yīng)用均需要強(qiáng)大可靠的門驅(qū)動電路,該電路可將具有快速切換轉(zhuǎn)換及軌對軌輸出電壓擺動的高峰值電流傳遞到大型電容性負(fù)載中。在大多情況下,設(shè)計(jì)人員會添加外部MOSFET驅(qū)動器集成電路 (IC) 來完成這一任務(wù),這種方法在業(yè)界中非常普遍。
采用全套 MOSFET 制造工藝為出發(fā)點(diǎn)在最初看來可能是門驅(qū)動器 IC 的最佳選擇,但實(shí)際上,采用結(jié)合 MOSFET 結(jié)構(gòu)的組合型高速雙極工藝技術(shù)才能達(dá)到卓越的性能,并且還可提供 MOSFET 制作工藝所具有的低靜態(tài)電流、短傳播延遲以及軌對軌輸出擺動等全面優(yōu)勢。但主要優(yōu)勢 在于利用無阻抗的雙極晶體管來切換高電流負(fù)載。
眾多基于 MOSFET 的門驅(qū)動 IC 通常要求特定的額定峰值電流,例如 6A。此處會造成這樣的假象：設(shè)計(jì)人員可能會被誤導(dǎo),認(rèn)為驅(qū)動器能在整個開關(guān)間隔期間提供6A的額定峰值電流,但真實(shí)情況并非如此。對數(shù)據(jù)手冊的詳查將顯示更有意義且更量化的輸出切換阻抗。例如,6A 峰值電流器件的測試條件可能規(guī)定為12VDC 的電源電壓。這會轉(zhuǎn)換成 12V / 6A 或2歐姆 25℃ 的輸出驅(qū)動器阻抗。但只有當(dāng)驅(qū)動器與負(fù)載均為電源電壓的相反極值時,驅(qū)動器才會提供 6A 的電流。具體說來,在啟動時,輸出為低電壓,而驅(qū)動器啟動時正極電源軌的"高值"達(dá)到 12V。反之亦然,關(guān)斷時,負(fù)載已達(dá)到電源電壓,而低端的內(nèi)部驅(qū)動晶體管開始將輸出拉低,到達(dá)低電平。
問題是采用這種方式的額定驅(qū)動器會產(chǎn)生某些誤導(dǎo),例如在最需要峰值電流時（達(dá)到 MOSFET 的 "米勒"平坦區(qū)閾值）可處理的峰值電流量為多少。由于針對這一數(shù)值所采用的近似值為 6V,因此由該驅(qū)動器所提供的峰值電流被限制在電源軌與輸出（由驅(qū)動器晶體管阻抗分壓形成的）二者間電壓電位的差值上。因此若采用先前確定的2歐姆,則在"米勒"平坦區(qū)閾值交叉時可獲得的峰值電流為 12V-6V / 2 歐姆,或 3A！這只是在周圍環(huán)境溫度測試條件下。因?yàn)轵?qū)動器 IC 的溫度會升高,并且由于其電阻特性的正溫度系數(shù)而導(dǎo)致的內(nèi)部阻抗增加,因此可進(jìn)一步將峰值電流能力降低近一半,從而相應(yīng)的值為1.5A。
真正的驅(qū)動
TI的新系列TrueDriveTM 門驅(qū)動器 IC 結(jié)合了雙極與 MOSFET 工藝,這樣可使兩種工藝均趨近完美。UCC37321/2 9A 門驅(qū)動器 IC 的雙極部分在主要切換的米勒平坦區(qū)可提供額定電流。具體說來,當(dāng)這些新型驅(qū)動器的輸出端驅(qū)動6V負(fù)載時,這些新型驅(qū)動器的電流為全額定電流。當(dāng)每次繁重的雙極切換也與 MOSFET 器件并行時,MOSFET 工藝會在輸出時產(chǎn)生高速邏輯與軌對軌擺動。雙極部分可在 MOSFET 完成到電源軌轉(zhuǎn)換的同時處理高電流。
Predictive Gate Drive™（這是個商標(biāo)名嗎？如果是的話,我們需在整篇文章中將整個短語作為專有名詞使用）技術(shù)實(shí)際上可消除體二極管導(dǎo)電的必要
MOSFET導(dǎo)通電阻是導(dǎo)致同步整流器應(yīng)用中功率損失的主要原因。在眾多情況下,由次之的是低端或整流 MOSFET的體二極管導(dǎo)電導(dǎo)致的設(shè)計(jì)中功率損失。一般來講,這種情況每個開關(guān)周期會發(fā)生兩次,在啟動整流開關(guān)導(dǎo)通前會發(fā)生一次,在關(guān)斷整流開
