德州仪器100V栅极驱动器实现通信和数据通信模块更高稳定.doc
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1、德州仪器100V栅极驱动器实现通信和数据通信模块更高稳定1、前言随着对给定尺寸,甚至缩小尺寸内更高处理能力的需求,电信和数据通信设备性能也在不断增加。增加的设备性能导致电源需求增加。必须从空间利用率和效率角度优化这些系统中的电源。电信和数据通信系统的复杂性也在增加,这使得它们更容易受到噪声和瞬态的影响。数据中心的功耗越来越受到关注。出于这个原因,重点在于提高效率,同时降低未被主动使用的设备的待机或空闲功耗。大多数数据通信和电信电源模块都具有使能功能,可降低输入待机功耗。2、UCC27282 120V半桥驱动器的新特性UCC27282 120V半桥驱动器具有多项新特性和参数改进,有助于实现更高水
2、平的电源模块性能和稳健性。EN引脚上的低电平信号可禁用驱动器,将UCC27282设置为非常低的IDD电流状态。当禁用电源模块时,这种非常低的电流将有助于实现非常低的输入待机功耗。UCC27282 VDD工作范围已扩展至5.5V至16V。这可以使设计人员优化VDD工作电压,以实现更低的栅极驱动损耗。UCC27282包括输入互锁功能,防止在LI和HI输入同时为高电平时,两个栅极驱动器输出也同时处于高电平状态。3、UCC27282扩展的VDD工作范围3.1栅极驱动损耗和传导损耗大多数48V VIN电信和数据通信电源模块设计的栅极驱动器VDD电压在9V至10V范围内,使用100V半桥驱动器驱动100V
3、 VDS额定功率MOSFET。随着VGS驱动电压的降低,栅极驱动损耗降低,许多MOSFET器件的RDS(on)与VGS曲线显示出8V至10V VGS以上的RDS(on)几乎没有降低。选择驱动器VDD的一项考虑因素是开启UVLO阈值,以及包括偏置电压上的负电压瞬变的一些裕度。对于上一代驱动器,这可能导致选择驱动器VDD高于最佳栅极驱动和传导损耗工作点。CSD19531 100V 5.3m MOSFET Qg 与VGS曲线如图1所示,RDS(on)与VGS曲线如图2所示。虽然该MOSFET的RDS(on)规格为VDS = 6V,但可以看到RDS(on)曲线在6V时仍然具有明显的下降。在VGS =
4、8V时,曲线变得更平坦。图1显示了随VGS增加的栅极电荷,正如预期,其斜率变化接近阈值电压。栅极驱动损耗取决于VDD、开关频率(FSW)和MOSFET Qg,如下面的等式1所示。具体的最佳栅极驱动幅度取决于电源传动系统的工作条件,包括开关频率和MOSFET RMS电流。此外,关于Qg与VGS曲线以及RDS(on)与VGS曲线的功率MOSFET的特性非常重要。有关优化损耗的指导,请参考TI应用指南“通过调整栅极驱动幅度优化MOSFET特性”。为了说明总功率系、栅极驱动损耗和组合损耗,图3中所示的同步降压转换器在以下条件下进行了测试:VIN=48V,Fsw=200kHz, IOUT=4A(DC),
5、 LI/HI死区时间=50ns。输出功率为96W的同步降压测试电路数据如下图4所示。可以看到栅极驱动器功耗随着VDD的增加而增加。功率转换器损耗在6V和7V VDD时更高,并且在8V VDD和更高电压下相对稳定。结合的栅极驱动和功率转换器损耗在8V VDD时最小。该MOSFET不是逻辑电平FET,逻辑电平MOSFET的最佳栅极驱动电压可能会更低。3.2VDD范围内的栅极驱动强度之前的测试数据讨论涵盖了栅极驱动损耗和导通损耗与驱动器VDD工作点之间的权衡。栅极驱动器在VDD工作范围内的另一个重要方面是保持足够的驱动强度,尤其是在较低的VDD时。在12V VDD,UCC27282栅极驱动器具有2.
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