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ZHCADV5 March 2024 UCC27624

4.4 功率损耗计算

栅极驱动器数据表中的功率损耗公式以容性负载的形式给出。在脉冲变压器电路中，负载具有电感性，但这些公式不适用。

方程式 12.

P = V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w}

容性负载的常用功率损耗公式采用在一个开关周期 (Q_g) 中从栅极添加和去除的电荷，并乘以开关频率 (F_SW)。这种乘法可提供栅极充电和放电的平均电流。通过将平均电流乘以 VDD，可得到开关引起的功率损耗。此公式按每个 FET 计算，因此在双通道驱动器或半桥驱动器中，该数字会加倍。

即使采用变压器耦合，这种基于电荷的方法仍适用于估算功率耗散。假设使用无损耗变压器，我们可将初始公式除以系数 2 以移除下拉电阻（因为该功耗会通过本地 PNP 下拉电阻耗散）。此外，我们还可以增加 PNP 在关断期间的直流漏电流。为了演示 PNP 直流电流，这里的电路与采用 100Ω 基极电阻器的图 2-4 中相同。

图 4-2 采用 100Ω R_B 时的栅极驱动变压器波形的示波器捕获

随着这个 R_B 发生变化，漏电流将变得比图 2-4 中更明显。请注意，I_prime 为何不返回到 0A，而是保持更接近 100mA。初级环路中的电流被 PNP 引起的直流电流抵消。失调电流的计算公式如下：

方程式 13.

I_{B} = \frac{V_{D D} - V_{B E}}{R_{B}}

由于混合上拉结构，在高输出状态期间由驱动器提供的直流电流是该驱动器的最坏情况。这是因为电阻较高的 PMOS 必须提供该电流。通过将 PNP 基极电流和 RMS 磁化电流添加到我们的功率耗散公式中，可以得到以下公式：

方程式 14.

P t o t a l = P_{S W} + P_{D C} + P_{M A G}

方程式 15.

P_{S W} = \frac{V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w} \times 2}{2}

方程式 16.

P_{D C} = {I_{B}}^{2} \times R_{d r i v e r}

方程式 17.

P t o t a l = V_{D D} \times Q_{g} \times F_{s w} + (R o h + R o l) \times [{(\frac{V_{D D} - V_{B E}}{R_{B}})}^{2} + {(\frac{V_{D D} \times t_{o n}}{L_{m a g} \times 2 \times \sqrt{3}})}^{2}]

考虑到具有不同匝数比的变压器，可以将这些数字相乘。这个公式也说明了选择 PNP 的一个重要因素。具有高增益的 PNP 更为可取，因为高增益允许使用较大的 R_B 进行更强的下拉（减少开关损耗）。当 R_B 值大于 1kΩ 时，漏电流可以忽略不计。