正确理解驱动电流与驱动速度

发布时间:2022-01-27  

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。

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。

广告

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。
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。

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


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。

责编:Johnson Zhang

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。
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。

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


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。

责编:Johnson Zhang

文章来源于:电子工程专辑    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    和磁场的相互作用,导致转子开始旋转。这个旋转速度取决于旋转磁场的大小和转子中感应电流和磁场的相互作用。 由于转子中的导体是一个闭合回路,因此感应电流会在导体中不断流动,这会导致转子中产生一个反向磁场。这个反向磁场会减弱旋转磁场和转子中的......
    产生电压或电动势。电感有两种类型。1) 自感,2) 互感。 "互感 "是指当载流导体靠近另一导体时,该导体会产生电压的现象。这是因为电流在导体中流动时,会在导体中感应出磁通。这种感应磁通与另一个导体......
    够产生交流电能。 当转子上的导体通过旋转产生交变磁通时,这个磁通将穿过定子上的导体,从而在导体中诱导出电动势。这个电动势的大小和方向取决于导体在磁场中运动的速度和方向。 在交流发电机中,一般采用三相交流电流......
    )是指一个独立的圆形导体传输交流电流时,会产生一个同心的交替磁场,从而诱发涡流。这些涡流抵制了导体中心正常电流的流动,使得靠近导体表面的位置产生了有效电流增加。总电流在更小的周边区域内流动。随着......
    封闭式母线固定结构不利于安装和维护,也不利于散热,同时矩形母线周围电场强度分布不够均匀。众所周知,当直流电流流经导体时,电流在导体界面上是均匀分布的,而当交变电流通过导体时,电流在导体截面上的分布将不再均匀,导体表面上各点的电流......
    ,在交流电流过的电导体中电流将集中在导体表面流过,这种现象叫 集肤效应 。两种效应的原因简单来说就是 电流位移现象 。 图1 说明了上述电流位移效应(趋肤效应和邻近效应)的发生: 导体中的电流......
    线圈通过三相交流电源供电。转子由导体(通常为铜条或铝条)和铁芯集成而成,导体被安装在转子芯上。 交流电源中的三相电流在定子线圈中形成旋转磁场,旋转磁场的磁通量穿过转子,根据在转子中的导体中感应出电动势,导体中的电流......
    后一般是用电线电缆允许长期载流量表选择导线截面积的大小。实用中没有用电阻的定义式推导线径,因为导线中的电流还有趋肤效应;另外R=ρl/s表示电阻的关系式。这里的R只是直流电流在导体中......
    是恒定的,通常称为同步转速。   磁场旋转原理:电动机的转子中安装有铜质导体,这些导体中通常注入感应电流。当旋转磁场通过定子线圈时,会在转子中产生感应电动势,导致转子中的感应电流流动。这些感应电流......
    三相系统中的真实功率如何测量;瓦特表是电流表和电压表的组合。它测量电压和电流并确定合成功率。 电力是使用称为瓦特计的仪器测量的。功率计包括两个线圈——一个用于电流,另一个用于电压。 功耗 当电流在导体中......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>