高电压栅极驱动IC的自举电路设计解析

"重布置栅极电阻双重目的-matlab_simulink实例讲解书籍" 在开关电源设计中，栅极电阻扮演着至关重要的角色。在4.5章节中，讨论了如何利用栅极电阻来实现双重功能。首先，栅极电阻控制MOSFET的开通和关断速度，同时限制了在主开关源极负向电压瞬变时，肖特基二极管的电流，防止过大的电流冲击。其次，双二极管连接在CBOOT两端，保护自举电容免受过电压的影响。然而，栅极电阻也限制了自举电容的充电速度，这个时间常数可能会影响PWM占空比。 进一步地，为了优化设计，提出了在VS和VOUT之间布置栅极电阻的新方法，并在VS和地之间加入箝压器件，如图19所示的齐纳二极管和600V二极管的配置。齐纳电压的量化根据特定规则进行，以确保有效的电压钳位。 5. 选择HVIC（高电压集成电路）电流能力部分强调了选择适当HVIC的重要性。HVIC的额定驱动电流直接影响能切换的大栅极电荷QG。例如，单通道4A的HVIC等效于双通道2A的HVIC。计算所需电流的能力要考虑开关时间tSW-ON/OFF内必须移动的栅极电荷QG，而QG的数据可以从MOSFET的数据表中获取。如果实际工作条件下的VGS与规格表中的测试条件不同，需要根据VGS-QG的关系曲线调整。 此外，如果开关速度tSW_ON/OFF未知，可以取开关周期tSW的2%作为参考。对于受箝制的电感性开关，通道开关损耗需要根据转换来调整驱动器。栅极驱动器的近似拉电流能力和推电流能力可以通过公式(14)和(15)计算。而栅极驱动器的电流需求、开关时间和最大栅极电荷之间的关系如公式(16)至(19)所示。 文章还介绍了自举电路在高电压栅极驱动IC中的应用，特别是在功率MOSFET和IGBT设计中。自举电路提供了一种成本效益高的方法来为高端栅极驱动供电，但也存在占空比限制和源极负电压问题。自举电路的工作原理是利用自举电阻和自举二极管在低端开关导通时为自举电容充电，从而在高端开关开通时为栅极提供电压。 栅极电阻的选取和自举电路的设计对于开关电源的效率和稳定性至关重要。正确的HVIC选择和电流计算能确保MOSFET的可靠开关，同时避免不必要的损耗。而自举电路的设计则需要考虑电容充电时间、电压钳位和开关速度等因素，以保证系统的稳定运行。