【经验】门极驱动芯片的驱动功耗及IC结温估算方法

时间： 2018-02-18 来源：世强作者：龙行天下

一般驱动芯片在驱动IGBT时，需要我们考虑驱动功耗和IC结温的问题，因为这两个参数过大，都会损坏驱动芯片，从而带来系统的不稳定性，因此驱动功耗和IC结温估算应运而生。

在设计功率半导体开关门极驱动器时，首先需要计算的是所需的门极功率 PDRV。该功率基于公式1计算得出：

QGATE - 受控制的功率半导体开关门极电荷（由VTOT定义的特定门极电位范围推导出）。参见半导体厂商的数据手册。

fS - 开关频率，与施加到SCALE-iDriver的IN管脚的频率相同。

VTOT - SCALE-iDriver副方供电电压。

除PDRV外，还必须考虑PP（原方IC功耗）和PSNL（副方IC功耗，无电容性负载）。两者都依赖于环境温度和开关频率（参见典型性能参数）。

在IC工作期间，PDRV功率由开通(RGH)、关断(RGL)外部门极电阻与驱动器内阻RGHI和RGLI分担。为了估算结温，IC内部的带载功耗(POL)可根据公式4计算得出：

RGH和RGL表示外部电阻（RGON，RGOFF）与功率半导体内部门极电阻(RGINT)之和：

IC总功耗(PDIS)由公式2、3与4的总和估算出：

给定环境温度(TJ)下的工作结温(TJOP)可根据公式6进行估算：

本文以PI推出的SCALE-iDriver？驱动IC芯片 SID1182K为例进行说明计算，

图1：SID1182K的典型应用电路

这里先假定SID1182K的工作条件如下：

fs = 20 kHz，TJ = 85 °C，VTOT = 25 V，VVCC = 5 V。

QGATE = 2.5 ？C（此处的门极电荷值应与选定的VTOT相对应）， RGINT = 2.5 W，RGON = RGOFF = 1.8 W。

根据公式1，PDRV = 2.5 ？C × 20 kHz × 25 V = 1.25 W。

根据公式2，PP = 5 V × 13.5 mA = 67 mW。（VCC和IVCC的值见SID1182K datasheet图18，如下图所示）

根据公式3，PSNL = 25 V × 7.5 mA = 185 mW。（VTOT和IVISO的值见SID1182K datasheet图20，如下图所示）

带载功耗根据公式4计算得出：

RGHI = 1.45 W，这是数据手册中的最大值。

RGHL = 1.2 W，这是数据手册中的最大值。

RGH = RGL = 1.8 W + 2.5 W = 4.3 W。

根据公式5，PDIS = 67 mW + 185 mW + 300 mW = 552 mW。

根据公式6，TJOP = 67 °C/W × 552 mW + 85 °C = 122 °C。

此设计的估计结温约为122 °C，低于推荐的最大值。由于门极电荷未按照所选的VTOT计算，且IC内阻为最大值，可以说该示例表征的是最恶劣条件下的结果。

本文以PI公司推出的SID1182K为例，分析了驱动功耗和IC结温估算，以方便进行驱动芯片可靠性评估，从而维护系统稳定性。如果感觉本文对您有帮助记得收藏和点赞哦，感谢！

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豆芽 Lv8. 研究员 2019-05-22

学习了，保存
eric陈 Lv7. 资深专家 2018-02-28

学习了，讲得很好

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