为了防止击穿导致不必要的功耗,必须在加载电压之前完全关断SR,一般通过导通一个或多个初级开关来实现。为了确保此条件得到满足,同时让SR尽可能长地保持导通状态,以最大限度提高效率,必须知道需要多长时间来关断SR。由图2中的MOSFET模型,可计算出关断时间。
这里, CGS=CISS-CRSS是MOSFET的线性栅源电容,CGD_SR是低压非线性栅漏电容或“密勒”电容CGD=CRSS。后者的选择最好对应SR关断期间电压摆幅的中间值,VDD/2。这个值可从CRSS与电压的关系曲线(若提供)读取,也可以根据使用手册给出的对应某些更高电压VDS_SPEC的 CRSS_SPEC值按照下式求出:
一旦SR完全被关断,功率转换器中的主要开关可导通,致使SR的漏源电压急速上升。图2显示了这种情况,由CGD和CGS构成的电容性分压器导致内部漏电压增加―MOSFET短暂时反向导通―除非驱动器吸入足够多的电流使内部栅极节点保持在MOSFET的阈值电压之下。这常常是决定SR驱动器大小的主要标准。在漏电压刚开始上升时薄膜片式电感器,CGD最大,所需吸入电流近似为:
如果一个较大的驱动器不能使用,而且它已经紧靠SR放置,避免因dv/dt导通的最终手段是通过减慢主要开关的导通速度来减小dv/dt,但这同时也增加了主要开关的开关损耗。
功能选择
绕行电感在选择驱动器IC时,除了额定电流之外,设计人员还面临着功能选择的问题,也就是输入逻辑及配置、输入阈值和封装的选择。对于单沟道驱动器,输入形式包括反向、非反向、双输入和使能输入等选项。要正确设置每一个MOSFET栅极控制信号的极性,通常需要在反向和非反向之间进行选择,由单个控制输出驱动时,不同开关有时选择不同。如果两种极性都需要,则双输入驱动器需要的不同元件更少,由于具有一个反向输入,一个非反向输入,故其可按二者中任一种方式配置。若MOSFET开关时需要额外的控制,比如设置更高的UVLO阈值或启动期间禁用SR一秒,使能输入很有用。
驱动器可以带有TTL 或 CMOS输入电平。TTL“低”输入定义为0.8V以下,“高”输入定义为2.0V以上,与电源无关,故TTL阈值近似恒定,总是保持在这两个上下限之间。相反地,CMOS输入阈值大约是电源电压的40% 和 60%。TTL阈值更常见,在输入信号(比如来自低压PWM控制器)幅度较低时尤其有用。不过,CMOS具有更好的噪声容限,故是嘈杂环境的首选。而且利用CMOS可以更精确地设置RC延贴片电电感生产厂家感时,因为其阈值更接近电源电压的一半。当需要精确时序时,输入阈值和传播延迟的温度稳定性也很重要。
补偿元件
在利用驱动器IC进行设计时,有两个补偿元件十分重要:旁路电容和串联栅极电阻。由于驱动器产生短电流脉冲,故需要阻抗极低的电源来提供最大电流,这通常是通过紧邻驱动器放置一对旁路电容来实现,而驱动器本身也应该尽可能靠近功率开关放置以尽量减小这一电流回路的漏电感(stray inductance)。这种较大的电容一般是电解电容器或另一种ESR值较低的电容器,其电容值是有效负载电容的2~10倍,可利用总栅极电荷通过下式求得:
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