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ZHCU677E June 2019 – April 2024 TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SJ-Q1

2.3.5.4 栅极驱动器损耗

栅极驱动器电路中的功率损耗包括 UCC21530 中的损耗和栅极电阻器等外围电路中的损耗。功率损耗由静态功率损耗组成，其中包含驱动器在一定开关频率下工作时的静态功率损耗以及驱动器的自身功耗。输入 V_cc 引脚 (I_VCCQ) 和 V_DD 引脚 (I_VDDQ) 的静态电流均能从数据表中获得。

方程式 29.

P_{Q} = (V_{CC} \times I_{VCCQ}) + (V_{DD} \times I_{VDDQ}) = (3.3 V \times 3 mA) + (15 V \times 4 mA) = 70 mW

通过将数据表中的值代入方程式 29，可以得到栅极驱动器的静态功率损耗 P_Q 约为 70mW。栅极驱动器损耗的另一分量是开关操作损耗。从而使八个栅极驱动器产生 560mW 的总功率。

方程式 30.

P_{s w} = 2 \times (V_{D D} - V_{EE}) \times Q_{G} \times F_{s} = 0.2 W

通过在方程式 32 中代入值 V_DD = 15V、V_EE = –4V、F_SW = 100kHz、Q_G = 53nC，初级侧上的每个 FET 的开关损耗为 0.2W。C3M0075120K（初级侧 MOSFET）的栅极电荷从数据表中提取。同样，对于次级侧，计算出的开关损耗约为 0.33W。C3M0030090K MOSFET 的栅极电荷 Q_G 为 87nC，并从数据表中获得。另外，在 MOSFET 的导通和关断期间，栅极电阻器上会产生损耗。导通和关断栅极电阻为 2Ω。选择这些电阻器是为了抑制栅极上的振荡。在开关过程，栅极驱动器 IC 能够提供 10A 峰值拉电流和 10A 峰值灌电流。利用此电流脉冲在一个开关周期内的平均值，可以通过方程式 31 得出栅极电阻器上产生的导通损耗和关断损耗。

方程式 31.

P_{cond} = \frac{Q_{G} \times (V_{DD} - V_{EE}) \times F_{s}}{2} \times (\frac{R_{on}}{R_{Gin}} + \frac{R_{off}}{R_{Gin}}) = 18 mW

初级侧每个开关的该值为 18mW，次级侧每个开关的该值为 30mW，总计 192mW。因此，所有栅极驱动器上产生的总损耗约为 3W。