应用笔记：正确理解驱动电流与驱动速度

本文主要阐述了在驱动芯片中表征驱动能力的关键参数：驱动电流和驱动时间的关系，并且通过实验解释了如何正确理解这些参数在实际应用中的表现。

驱动芯片概述

功率器件如MOSFET、IGBT需要驱动电路的配合从而得以正常地工作。图1显示了一个驱动芯片驱动一个功率MOSFET的电路。当M1开通，M2关掉的时候，电源VCC通过M1和Rg给Cgs，Cgd充电，从而使MOSFET开通，其充电简化电路见图2。当M1关断，M2开通的时候，Cgs通过Rg和M2放电，从而使MOSFET关断，其放电简化电路见图3。
 

衡量驱动能力的主要指标：驱动电流和驱动速度

衡量一个驱动芯片驱动能力的指标主要有两项：驱动电流和驱动的上升、下降时间。这两项参数在一般驱动芯片规格书中都有标注。而在实际应用中，工程师往往只关注驱动电流而忽视上升、下降时间这一参数。事实上，驱动的上升、下降时间这个指标也同样重要，有时甚至比驱动电流这个指标还重要。因为驱动的上升、下降时间直接影响了功率器件的开通、关断速度。

图4显示了一个MOSFET开通时门极驱动电压和驱动电流的简化时序图。t1到t2这段时间是门极驱动的源电流（IO+）从零开始到峰值电流的建立时间。在t3时刻，门极电压达到米勒平台，源电流开始给MOSFET的米勒电容充电。在t4时刻，米勒电容充电完成，源电流继续给MOSFET的输入电容充电，门极电压上升直到达到门极驱动的电源电压VCC。同时在t4到t5这个期间，源电流也从峰值电流降到零。
 
这里有一个很重要的阶段：t1到t2的源电流的建立时间。不同的驱动芯片有不同的电流建立时间，这一建立时间会影响驱动的速度。

测试对比

以下通过实测两款芯片SLM2184S和IR2184S的性能来说明驱动电流建立时间对驱动速度的影响。

表格1对比了SLM2184S和IR2184S的各项测试。虽然SLM2184S的峰值源电流[IO+]和峰值灌电流[IO-]比IR2184S的测试值偏小，但是SLM2184S的电流建立时间远比IR2184S的建立时间更短。

表格 1：SLM2184S 和IR2184S驱动电流和驱动时间的对比

实测：SLM2184S vs IR2184S驱动测试对比

✔ 图5~图16: 实测SLM2184S的驱动电流和驱动时间的波形。

✔ 图17~图28: 实测IR2184S的驱动电流和驱动时间的波形

SLM2184S驱动测试波形

          IR2184S驱动测试波形

测试总结

从以上实验测试可以看到，驱动芯片的驱动速度不仅取决于驱动电流的大小，还受到诸如驱动电流建立时间、MOSFET的输入电容等因素的影响。有些驱动芯片的驱动电流虽然比较大，但由于它的电流上升和下降速度很慢，并没有很好地发挥大驱动电流的作用，甚至在大部分应用场合下驱动速度（tr和tf）不如驱动电流小的驱动芯片。因此，在选择驱动芯片的时候，不仅要关注驱动电流的大小，也要关注在一定负载电容下的上升、下降时间。当然最为妥当的办法是根据实际选择的功率管测量驱动端的波形，从而判断是否选择了合适的驱动芯片。