高压栅极驱动器的功率耗散和散热分析

高频率开关的MOSFET和IGBT栅极驱动器，可能会产生大量的耗散功率。因此，需要确认驱动器功率耗散和由此产生的结温，确保器件在可接受的温度范围内工作。高压栅极驱动集成电路（HVIC）是专为半桥开关应用设计的高边和低边栅极驱动集成电路，驱动高压、高速MOSFET 而设计。《高压栅极驱动器的功率耗散和散热分析》白皮书从静态功率损耗分析、动态功率损耗分析、栅极驱动损耗分析等方面进行了全面介绍。

图 1 显示了 HVIC 的典型内部框图。主要功能模块包括输入级、欠压锁定保护、电平转换器和输出驱动级。栅极驱动器损耗包括：

● 当驱动器处于偏置状态且未进行开关时，高边和低边电路中静态电流相关的静态损耗。

● 当施加开关信号时与动态电流相关的动态损耗，与开关频率有关。

● 与负载开关电荷相关的栅极驱动损耗，直接依赖于开关频率。

IDD是 VDD上的工作电流，IBS是高边驱动器引脚 VB 上的工作电流。这种功率损耗来自动态工作条件下的内部电流消耗。内部电流 IDD和 IBS，应在实际工作条件下参照数据手册参数，并考虑开关频率后确定。

如果数据手册没有提供 IDD和 IBS随开关频率变化的曲线，建议采用以下方法计算给定工作条件下的 IDD和 IBS。

如果在无负载时，IDD（或 IBS）工作在 20kHz（FSW_DS），那么在 100kHz（FSW）时的 IDD（或 IBS）大约是 20kHz 时的 5 倍，因为它与开关频率成正比。

为了更准确地计算，在乘以5之前，从IDD或IBS中减去静态电流。

例如，数据手册中20kHz时的工作电流（IPDD）为0.5mA，静态电流（IQDD）为0.05mA，100kHz时的IDD按以下公式计算。