【導讀】使(shi)用(yong)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)肯(ken)定(ding)都(dou)有(you)選(xuan)擇(ze)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)的(de)經(jing)曆(li)。麵(mian)對(dui)標(biao)稱(cheng)各(ge)種(zhong)電(dian)流(liu)能(neng)力(li)的(de)驅(qu)動(dong)產(chan)品(pin)時(shi)
，往(wang)往(wang)感(gan)覺(jiao)選(xuan)擇(ze)非(fei)常(chang)困(kun)惑(huo)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)成(cheng)本(ben)壓(ya)力(li)之(zhi)下(xia)
，總(zong)希(xi)望(wang)選(xuan)擇(ze)一(yi)個(ge)剛(gang)好(hao)夠(gou)用(yong)的(de)產(chan)品(pin)。以(yi)下(xia)內(nei)容(rong)或(huo)許(xu)能(neng)給(gei)到(dao)些(xie)啟(qi)發(fa)。

首先來看一下這個驅動峰值電流的定義方式。這個很重要，不同公司的產品往往宣傳說法不一樣，所以要參考規格書。以下圖1是英飛淩的1EDI係列產品的電流表。比如1EDI60I12AH

，我們常說它是6A的驅動。事實上
，這個6A是它的最小值而它的典型值是10A。又比如圖2中的英飛淩新產品1ED3122MU12H，我們稱它為10A的驅動，而這個卻是典型值，但後麵的測試條件欄裏卻寫著VCC2-OUT=15V
，這將是最大值裏的典型值。繞口了有沒有？那是不是說明兩者的驅動帶載能力一樣的呢？如果不一樣又有什麼差異？

圖1

圖2

我們可以借助示波器來一窺究竟，使用宣傳為6A的英飛淩1EDI60I12AF芯片，測試連接如圖3。shuchudianliudeceliangkeyizaidianrongqianchuanyigexiaodianzu，yinweizhegedianzuzhishiyonglaifangbianceliangdianliushiyong，suoyiyuexiaoyuehao。ruguoshiceshikaitongdeshuchunenglidehuajiuceliangqudongxinpianVCC和OUT之間的電壓。如果是測試關斷電流能力的話就測量驅動芯片OUT和VEE之間的電壓。然後使用示波器XY輸入模式
，把測得的電壓用X軸展示，電流用Y軸展示，可以得到如圖4的曲線。這個是驅動芯片本身的電流能力。

圖3

圖4

但是實際中，無論是處於EMI的考量還是為了保護續流二極管，必然會使用門極電阻，而且為了功率門極不處於欠阻尼狀態
，Rg≥√(L⁄C)。為了分析方便，我們先不考慮門極回路裏的電感且把驅動內部的MOS當作一個可變電阻處理，那麼如圖5，可以求出ig=(VCC-VDS-Vge)/Rg，用圖4的坐標形式的話，將會是一係列平行的斜線，如圖6。斜率和電阻值相關，比如圖中的電阻是1.5Ω。門極電壓每充1V，斜線就沿橫坐標往左平移1V。把圖4和圖6結合在一起得到了圖7，交(jiao)點(dian)就(jiu)是(shi)實(shi)際(ji)輸(shu)出(chu)的(de)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)
，由(you)於(yu)實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)肯(ken)定(ding)還(hai)有(you)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)
，會(hui)限(xian)製(zhi)到(dao)達(da)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)的(de)速(su)度(du)，導(dao)致(zhi)真(zhen)實(shi)電(dian)流(liu)值(zhi)更(geng)小(xiao)。對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)的(de)中(zhong)小(xiao)功(gong)率(lv)而(er)言(yan)

，1.5Ω的門極電阻算小的了，理想無感的交點在6A。如果門極電阻再大些

，交點電流將更低。這樣輸出電流的能力被電阻限製住了。所以英飛淩宣稱的6A並不是15V時對應的電流值，而是考慮在功率器件標稱電流對應的米勒平台時的電流能力。如果直接從橫坐標15V的地方找對應的電流甚至大於10A了。

圖5

圖6

圖7

下麵我們再來看看新款的X3產品情況怎麼樣。英飛淩X3係列的產品的輸出部分直接采用新一代的單獨的PMOS作為開通輸出級，如圖8所示。而不是像以前的產品那樣使用PMOS與NMOS結合的方式（如圖5）。選擇1ED3122MU12H產品繪製如圖9的電流能力曲線（根據設計參數所得而非實際測量）。按照IGBT標稱電流時的米勒電壓一般為9~10V來看
，找到橫坐標5、6V的時候電流能力達到了6A以上。和之前1EDI60I12AF相當，如果用最大電流值標稱的話就是10A了。由此可以看出和以前PMOS/NMOS結合的產品峰值電流差不多。但是由於PMOS的輸出不受限於Vgs，不會像圖7的source電流那樣有2V左右的閾值
，而是和sink電流一樣可以直接到零！這樣實際測的話曲線會和圖7的sink電流類似，我們暫時用它假代PMOS的輸出曲線。可以看到即使在米勒電平時兩者的輸出限值一樣都是6A，但是一旦有外加的門極電阻後，PMOS的輸出能力更加出色，如圖7紅色圈所示。

圖8

圖9

由此可見，單純地給出一個驅動電流值是無法直接判斷帶載能力的。我們需要更多的信息，比如芯片內部末級輸出形式
、定義值的點在哪

？更為重要的是，功率器件的門極電阻影響極大。如果外部電阻很大的話，會分掉更多的壓降，體現在圖7的電阻斜率更小，使得工作點左移
，更近原點。如果這時候還看15V的電流能力就變得毫無意義了。而使用獨立的、電流更大的PMOS，可以解決NMOS作為共漏極輸出所需要的門檻電壓問題，輸出特性線整體左移

，疊加外電阻影響後，實際可以獲得更高的電流。

最後，給個工程計算的方法。如果選定了最小門極電阻（臨界阻尼或者直接用IGBT規格書的測試電阻）
，那麼門極的電壓差除以該電阻得到的電流，用這個值去選驅動芯片15V時(shi)對(dui)應(ying)的(de)電(dian)流(liu)大(da)於(yu)它(ta)的(de)產(chan)品(pin)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)。如(ru)果(guo)門(men)極(ji)走(zou)線(xian)不(bu)理(li)想(xiang)，所(suo)用(yong)電(dian)阻(zu)偏(pian)大(da)，那(na)自(zi)然(ran)就(jiu)不(bu)需(xu)要(yao)大(da)電(dian)流(liu)更(geng)貴(gui)的(de)驅(qu)動(dong)了(le)。反(fan)過(guo)來(lai)
，如(ru)果(guo)門(men)極(ji)電(dian)阻(zu)極(ji)小(xiao)，比(bi)如(ru)IGBT7的模塊甚至用到0.5歐姆以下
，那麼外加booster是解決方案。另外
，超額電流地使用驅動雖然不能使開關損耗變小
，但是可以使驅動芯片的功耗降低，減小發熱。

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