如何實現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率――第二部分：高速柵極驅(qū)動器

在此系列的第一部分中，討論過高電流柵極驅(qū)動器如何幫助系統(tǒng)實現(xiàn)更高的效率。高速柵極驅(qū)動器也可以實現(xiàn)相同的效果。

高速柵極驅(qū)動器可以通過降低FET的體二極管功耗來提高效率。體二極管是寄生二極管，大多數(shù)類型的FET固有。它由p-n結(jié)點形成并且位于漏極和源極之間。圖1所示為典型MOSFET電路符號中表示的體二極管。

圖1：MOSFET符號包括固有的體二極管

限制體二極管的導通時間將進而降低其兩端所消耗的功率。這是因為當MOSFET處于導通狀態(tài)時，體二極管上的壓降通常高于MOSFET兩端的電壓。對于相同的電流水平，P = I×V(其中P是功耗，I是電流，V是電壓降)，通過MOSFET通道的傳導損耗顯著低于通過體二極管的傳導損耗。

這些概念在電力電子電路的同步整流中發(fā)揮作用。同步整流通過用諸如功率MOSFET的有源控制器件代替二極管來提高電路的效率。減少體二極管導通可以使這種技術(shù)的優(yōu)點最大化。

下面考慮同步降壓轉(zhuǎn)換器的情況。當高側(cè)FET關(guān)斷并且電感器中仍然存在電流時，低側(cè)FET的體二極管變?yōu)檎蚱?。死區(qū)時間短對避免直通很有必要。在此之后，低側(cè)FET導通并開始通過其通道導通。相同的原理適用于通常在DC / DC電源和電動機驅(qū)動設計中發(fā)現(xiàn)的其它同步半橋配置。

對于高速接通，柵極驅(qū)動器的一個重要參數(shù)是導通傳播延遲。這是在柵極驅(qū)動器的輸入端施加信號到輸出開始變高時的時間。這種情況如圖2所示。當FET重新導通時，體二極管將關(guān)斷。快速的導通傳播延遲可以更快地導通FET，從而最小化體二極管的導通時間，進而使損耗最小化。

圖2：時間示意圖，t_PDLH是導通傳播延遲

TI的產(chǎn)品組合包括具有行業(yè)領(lǐng)先的高速導通傳播延遲的柵極驅(qū)動器。參見表1。

表1：高速驅(qū)動器