如何實(shí)現更高的系統效率――第二部分：高速柵極驅動(dòng)器

在此系列的第一部分中，討論過(guò)高電流柵極驅動(dòng)器如何幫助系統實(shí)現更高的效率。高速柵極驅動(dòng)器也可以實(shí)現相同的效果。

高速柵極驅動(dòng)器可以通過(guò)降低FET的體二極管功耗來(lái)提高效率。體二極管是寄生二極管，大多數類(lèi)型的FET固有。它由p-n結點(diǎn)形成并且位于漏極和源極之間。圖1所示為典型MOSFET電路符號中表示的體二極管。

圖1：MOSFET符號包括固有的體二極管

限制體二極管的導通時(shí)間將進(jìn)而降低其兩端所消耗的功率。這是因為當MOSFET處于導通狀態(tài)時(shí)，體二極管上的壓降通常高于MOSFET兩端的電壓。對于相同的電流水平，P = I×V(其中P是功耗，I是電流，V是電壓降)，通過(guò)MOSFET通道的傳導損耗顯著(zhù)低于通過(guò)體二極管的傳導損耗。

這些概念在電力電子電路的同步整流中發(fā)揮作用。同步整流通過(guò)用諸如功率MOSFET的有源控制器件代替二極管來(lái)提高電路的效率。減少體二極管導通可以使這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)最大化。

下面考慮同步降壓轉換器的情況。當高側FET關(guān)斷并且電感器中仍然存在電流時(shí)，低側FET的體二極管變?yōu)檎蚱?。死區時(shí)間短對避免直通很有必要。在此之后，低側FET導通并開(kāi)始通過(guò)其通道導通。相同的原理適用于通常在DC / DC電源和電動(dòng)機驅動(dòng)設計中發(fā)現的其它同步半橋配置。

對于高速接通，柵極驅動(dòng)器的一個(gè)重要參數是導通傳播延遲。這是在柵極驅動(dòng)器的輸入端施加信號到輸出開(kāi)始變高時(shí)的時(shí)間。這種情況如圖2所示。當FET重新導通時(shí)，體二極管將關(guān)斷?？焖俚膶▊鞑パ舆t可以更快地導通FET，從而最小化體二極管的導通時(shí)間，進(jìn)而使損耗最小化。

圖2：時(shí)間示意圖，t_PDLH是導通傳播延遲

TI的產(chǎn)品組合包括具有行業(yè)領(lǐng)先的高速導通傳播延遲的柵極驅動(dòng)器。參見(jiàn)表1。

表1：高速驅動(dòng)器