栅极驱动器功耗分析-MATLAB/Simulink实例详解书籍

简介：
本书通过MATLAB和Simulink实例深入解析栅极驱动器的功耗问题，为读者提供详细的理论知识与实践操作指南。 6.4 设计实例使用飞兆 MOSFET FCP20N60 和栅极驱动器 FAN7382，并确定导通与关断的栅极电阻。 FCP20N60 功率MOSFET 的参数如下：Qgs=13.5nC， Qgd=36nC， Cgd=95pF， VGS(th) =5V, VGS(th)MIN =3V。 ### 6.4.1 导通栅极电阻 当电源电压为15伏特时： - 如果所需的开关时间是500纳秒，则平均栅极充电电流计算得出导通电阻值约为58欧姆。 - 若dVout/dt=1V/ns，总栅极电阻的计算结果表明导通电阻值大约为62Ω。 ### 6.4.2 关断栅极电阻 若dVout/dt保持在1伏特/纳秒，则关断时栅极电阻可按公式计算得出。 7 考虑功耗 #### 7.1 栅极驱动器的功耗 总的功耗包括栅极驱动器和自举二极管的损耗。这部分由静态消耗与动态能量组成，它们受开关频率、高端及低端输出电容负载以及电源电压影响。 - 静态能耗来源于低端驱动器在VDD到地之间的持续电流, 也由于高端驱动器中电平转换阶段的漏流引起。 - 动态功耗定义如下：对于低边部分，动态损耗主要来自于当通过栅极电阻给负载电容充电或放电时进入电容器的能量有一半因电阻而消耗。此外还包括内部CMOS电路开关导致的功率损失。同时高端驱动器也有两种不同的来源产生动态能耗。 静态功耗通常可以忽略不计，因为集成电路的主要能量损耗来源于栅级驱动IC的动态部分。此值可按公式估算，并且当VDD为15伏特时不同频率和负载电容下估计出的栅极驱动器功耗如图23所示。该曲线可用于近似栅级驱动器的实际能耗。 计算中涉及的一些关键参数包括： - 栅源导通电阻Rg(on)、关断电阻Rg(off) - 线路阻抗及负载电流 - 电容值Cgs和Cgd 通过以上分析，可以确定FCP20N60与FAN7382组合使用时的最优栅极电阻设计。