MOSFET驱动器的功耗计算

MOSFET驱动器功耗

MOSFET驱动器的功耗包含三部分：

由于MOSFET栅极电容充电和放电产生的功耗。

由于 MOSFET 驱动器吸收静态电流而产生的功耗。

MOSFET 驱动器交越导通（穿通）电流产生的功耗。

从上述公式推导得出，三部分功耗中只有一个与MOSFET栅极电容充电和放电有关。

这部分功耗通常是最高的，特别在很低的开关频率时。为了计算公式 1 的值，需要知道 MOSFET 栅极电容。MOSFET 栅极电容包含两个电容：栅源电容和栅漏电容（米勒电容） 。

通常容易犯的错误是将 MOSFET 地输入电容 （ CISS）当作 MOSFET 总栅极电容。确定栅极电容的正确的方法是看 MOSFET 数据手册中的总栅极电容（ QG）。这个信息通常显示在任何 MOSFET 的电气特性表和典型特性曲线中。

峰值电流驱动的需求

针对 MOSFET 驱动器的讨论主要是考虑内部和外部因素而导致 MOSFET 驱动器产生功耗。所以必须计算出MOSFET驱动器的功率损耗，进而利用计算值为驱动器选择正确的封装和计算结温。

在应用中使 MOSFET 驱动器与 MOSFET 匹配主要是根据功率 MOSFET 导通和截止的速度快慢 （栅极电压的上升和下降时间） 。

任何应用中优化的上升 / 下降时间取决于很多因素，例如 EMI（传导和辐射） ，开关损耗，引脚 / 电路的感抗，以及开关频率等。

MOSFET 导通和截止的速度与 MOSFET 栅极电容的充电和放电速度有关。MOSFET 栅极电容、导通和截止时间与 MOSFET 驱动器的驱动电流的关系可以表示为：

上述公式假设电流 （ I）使用的是恒流源。如果使用MOSFET驱动器的峰值驱动电流来计算，将会产生一些误差；

MOSFET 驱动器以驱动器的输出峰值电流驱动能力来表示。这个峰值电流驱动能力通常在两个条件之一下给出。

这两个条件为 MOSFET 驱动器输出短路到地或MOSFET驱动器输出处于某一特定电压值（通常为4V，因为这是 MOSFET 开始导通并且密勒效应开始起作用时的栅极门限电压）。

通常，峰值电流也表示在器件最大偏置电压下的电流。这意味着如果 MOSFET驱动器工作在较低的偏置电压， MOSFET 驱动器的峰值电流驱动能力会降低。

MOSFET驱动器栅极驱动配置

使用MOSFET驱动器时可以采用许多不同的电路配置。下图显示了经常使用的栅极驱动电路典型配置。

最理想的 MOSFET 驱动器电路如上图所示。这种配置常用于升压（ boost）、反激式和单开关的正激开关电源拓扑结构中。

采用正确的布板技巧和选择合适的偏置电压旁路电容，可以使 MOSFET 栅极电压得到很好的上升和下降时间。除了在偏置电压增加本地旁路电容外，MOSFET 驱动器的良好铺地也很重要。

在许多栅极驱动应用中，也可能需要限制栅极驱动的峰值，以降低栅极电压的上升。通常这可以降低由于MOSFET 漏极电压的快速上升斜率导致的EMI 噪声。

通过改换具有更低峰值电流的 MOSFET 驱动器或增加一个串联栅极驱动电阻，如图所示，就可以减缓MOSFET 栅极电压的上升和下降时间。