【经验】驱动芯片关键参数——驱动电流和驱动时间的关系
本文数明半导体主要阐述了在驱动芯片中表征驱动能力的关键参数：驱动电流和驱动时间的关系，并通过实验解释了如何正确理解这些参数在实际应用中的表现。
概述 驱动芯片
功率器件如MOSFET、IGBT需要驱动电路的配合从而得以正常地工作。图1显示了一个驱动芯片驱动一个功率MOSFET的电路。当M1开通，M2关掉的时候，电源VCC通过M1和Rg给Cgs，Cgd充电，从而使MOSFET开通，其充电简化电路见图2。当M1关断，M2开通的时候，Cgs通过Rg和M2放电，从而使MOSFET关断，其放电简化电路见图3。
图 1. 功率器件驱动电路
图 2. 开通时的简化电路及充电电流
图 3. 关断时的简化电路及放电电流
驱动电路的驱动能力影响功率器件的开关速度，进而影响整个系统的效率、电磁干扰等性能。驱动能力太强会导致器件应力过高、电磁干扰严重等问题; 而驱动能力太弱会导致系统效率降低。因此，选择一个适当驱动能力的芯片来驱动功率器件就显得至关重要。
衡量驱动能力的主要指标 驱动电流和驱动速度
衡量一个驱动芯片驱动能力的指标主要有两项：驱动电流和驱动的上升、下降时间。这两项参数在一般驱动芯片规格书中都有标注。而在实际应用中，工程师往往只关注驱动电流而忽视上升、下降时间这一参数。事实上，驱动的上升、下降时间这个指标也同样重要，有时甚至比驱动电流这个指标还重要。因为驱动的上升、下降时间直接影响了功率器件的开通、关断速度。
图 4. MOSFET开通时驱动电压和驱动电流
图4显示了一个MOSFET开通时门极驱动电压和驱动电流的简化时序图。t1到t2这段时间是门极驱动的源电流（IO+）从零开始到峰值电流的建立时间。在t3时刻，门极电压达到米勒平台，源电流开始给MOSFET的米勒电容充电。在t4时刻，米勒电容充电完成，源电流继续给MOSFET的输入电容充电，门极电压上升直到达到门极驱动的电源电压VCC。同时在t4到t5这个期间，源电流也从峰值电流降到零。
这里有一个很重要的阶段：t1到t2的源电流的建立时间。不同的驱动芯片有不同的电流建立时间，这一建立时间会影响驱动的速度。
测试对比
以下通过实测两款芯片SLM2184S和IR2184S的性能来说明驱动电流建立时间对驱动速度的影响。
表格1对比了SLM2184S和IR2184S的各项测试。虽然SLM2184S的峰值源电流[IO+]和峰值灌电流[IO-]比IR2184S的测试值偏小，但是SLM2184S的电流建立时间远比IR2184S的建立时间更短。
表格1：SLM2184S 和IR2184S驱动电流和驱动时间对比
因此，在负载电容（比如MOSFET的输入电容）较小的时候，SLM2184S的驱动速度并不比IR2184S的驱动速度慢。如在1nF的负载电容下，两者的驱动速度基本一致。只有当负载电容较大的时候，如在3.3nF的情况下，SLM2184S的驱动速度才会比IR2184S慢。
SLM2184S vs IR2184S 驱动测试对比
✔ 图5~图16: 实测SLM2184S的驱动电流和驱动时间的波形。
✔ 图17~图28: 实测IR2184S的驱动电流和驱动时间的波形。
SLM2184S驱动测试
图5：SLM2184S的驱动源电流负载电容100nF
图6：SLM2184S的驱动源电流上升速度负载电容100nF
图7：SLM2184S的驱动灌电流负载电容100nF
图8：SLM2184S的驱动灌电流上升速度负载电容100nF
图9：SLM2184S的驱动上升速度负载电容1nF
图10：SLM2184S的驱动上升速度负载电容1nF
图11：SLM2184S的驱动下降速度负载电容1nF
图12：SLM2184S的驱动下降速度负载电容1nF
图13：SLM2184S的驱动上升速度负载电容2.2nF
图14：SLM2184S的驱动上升速度负载电容3.3nF
图15：SLM2184S的驱动下降速度负载电容2.2nF
图16：SLM2184S的驱动下降速度负载电容3.3nF
IR2184S驱动测试
图17：IR2184S的驱动源电流负载电容100nF
图18：IR2184S的驱动源电流上升速度负载电容100nF
图19：IR2184S的驱动灌电流负载电容100nF
图20：IR2184S的驱动灌电流上升速度负载电容100nF
图21：IR2184S的驱动上升速度负载电容1nF
图22：IR2184S的驱动上升速度负载电容1nF
图23：IR2184S的驱动下降速度负载电容1nF
图24：IR2184S的驱动下降速度负载电容1nF
图25：IR2184S的驱动上升速度负载电容2.2nF
图26：IR2184S的驱动上升速度负载电容3.3nF
图27：IR2184S的驱动下降速度负载电容2.2nF
图28：IR2184S的驱动下降速度负载电容3.3nF
测试总结
从以上实验测试可以看到，驱动芯片的驱动速度不仅取决于驱动电流的大小，还受到诸如驱动电流建立时间、MOSFET的输入电容等因素的影响。有些驱动芯片的驱动电流虽然比较大，但由于它的电流上升和下降速度很慢，并没有很好地发挥大驱动电流的作用，甚至在大部分应用场合下驱动速度（tr和tf）不如驱动电流小的驱动芯片。因此，在选择驱动芯片的时候，不仅要关注驱动电流的大小，也要关注在一定负载电容下的上升、下降时间。当然最为妥当的办法是根据实际选择的功率管测量驱动端的波形，从而判断是否选择了合适的驱动芯片。
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数明半导体（Sillumin）直流充电桩芯片选型指南
描述- 电动汽车直流充电桩俗称"快充"，它输入端连接交流电网，输出端提供足够的功率，输出电压和电流调整范围大，可以适配不同品牌的电动汽车动力电池，实现充电要求。直流快充桩一般采用模块化堆叠设计，单模块功率范围从15kw至40kw，单桩输出功率可达350kw。
型号- SILM5350SABCA-DG,SILM5350RABCA-DG,SILM8243BBCG-DG,5ILM5350MABCA-DG,SILM824X系列,SILM8244BBCG-DG,SILM82XX,SLMI8234HDDCP-DG,SLMI8234HBDCG-DG,SILM8244ABCP-DG,SLMI8235HBDCP-DG,SILM5150SDC-DG,SILM5350SDBCA-DG,SILM5350RDBCA-DG,SILM8244GBCP-DG,SILM8243GBCP-DG,SILM5350PABCA-DG,SILM5350HABCA-DG,SILM8243DBCP-DG,SILM8244DBCP-DG,SLMI8230DDCG-DG,SILM27624HGB-DG,SILM5341TCR-DG,SLMI8232DDCG-DG,SILM52XX,SILM5350FABCA-DG,SILM5350RGBCA-DG,SILM5350PGBCA-DG,SILM5721CM-DG,SILM105XS,SILM5350HDBCA-DG,SILM5350PDBCA-DG,SLM27523GB-DG,SILM5350FDBCA-DG,SLMI8231BDCG-DG,SILM5722FCA-DG,SILM5211CM-DG,SILM1044SEN-DG,SLMI8233BDCG-DG,SLMI8235BDCG-DG,SLMI823X系列,SLM2762X系列,SILM1044SCA-DG,SILM5350HGBCA-DG,SILM8245BBCG-DG,SILM5741FCG-DG,SILM27624HCA-DG,SILM8244GBCG-DG,SILM824X,SLMI8233HBDCG-DG,SILM5721FCA-DG,SILM105XS系列,SILM5740CG-DG,SLM27523CA-DG,SLMI8233HDDCP-DG,SILM5350系列,SLM27524GB-DG,SILM10575CA-DG,SILM5742FCG-DG,SILM8245BBCP-DG,SILM8243BBCL-DG,SILM8244BBCL-DG,SILM27624,SILM5150,SLMI8235DDCG-DG,SILM5350MBDCM-DG,SILM5346TCR-DG,SILM1050SCA-DG,SILM5350HBDCM-DG,SILM5720CM-DG,SILM5350SGBCA-DG,SLMI8231DDCG-DG,SILM1051SCA-DG,SILM5350PBBCA-DG,SLM346CK-DG,SLM343CK-DG,SILM5350PGDCM-DG,SLM340CK-DG,SILM104XS,SILM5350RDDCM-DG,SILM8243ABCG-DG,SILM5350MDBCA-DG,SLMI8230BDCG-DG,SILM5722CA-DG,SILM57XX,SLMI8234BDCG-DG,SILM8245DBCG-DG,SILM5150SCG-DG,SILM5350FDDCM-DG,SILM5350HBBCA-DG,SLM34X,SILM534X系列,SILM27624MGB-DG,SILM5350PADCM-DG,SLMI8235HDDCG-DG,SILM5350HADCM-DG,SILM5345TCR-DG,SILM8243GBCG-DG,SILM5340TCR-DG,SILM1042SCA-DG,SILM5350HGDCM-DG,SILM5350FGDCM-DG,SILM8245ABCL-DG,SILM1050SEN-DG,SILM27624LCA-DG,SILM10575EN-DG,SILM1040SEN-DG,SILM8243ABCL-DG,SILM8244ABCL-DG,SLM27525CA-DG,SILM5350MGDCM-DG,SILM5742CG-DG,SILM5200CM-DG,SILM8243DBCL-DG,SILM8244DBCL-DG,SILM5722FCM-DG,SILM8245DBCL-DG,SILM5740FCG-DG,SILM8244GBCL-DG,SILM8245GBCL-DG,SILM5720FCA-DG,SILM5350RBDCM-DG,SILM8244ABCG-DG,SILM27624LGB-DG,SILM5350MDDCM-DG,SILM8243GBCL-DG,SILM52XX系列,SLM27524,SILM5741CG-DG,SILM5350SGDCM-DG,SILM5350PBDCM-DG,SILM10515EN-DG,SILM5150S,SILM5343TCR-DG,SILM534X,SILM5350MADCM-DG,SILM5350SDDCM-DG,SLMI8234HDDCG-DG,SLM341CK-DG,SLMI8234HBDCP-DG,SILM8244DBCG-DG,SILM10405CA-DG,SILM5721CA-DG,SILM5350MBBCA-DG,SILM5150SCM-DG,SILM5350SADCM-DG,SILM53505BBCA-DG,SILM8245GBCG-DG,SILM572X系列,SILM5350FGBCA-DG,SLM345CK-DG,SILM5350,SLMI8235HBDCG-DG,SLM27525GB-DG,SILM8244BBCP-DG,SILM8243BBCP-DG,SILM5720CA-DG,SILM5720FCM-DG,SLMI823X,SILM8245BBCL-DG,SLM2762X,SILM5350FBDCM-DG,SILM104XS系列,SLMI8235HDDCP-DG,SLMI8233DDCG-DG,SLMI8234DDCG-DG,SILM1042SEN-DG,SILM8245ABCG-DG,SILM5350FADCM-DG,SILM27624MCA-DG,SILM5350RBBCA-DG,SILM5350SBDCM-DG,SILM5350RGDCM-DG,SLM34X系列,SILM572X,SILM5350HDDCM-DG,SILM5350PDDCM-DG,SLMI8232BDCG-DG,SLMI8233HDDCG-DG,SILM5722CM-DG,SILM5721FCM-DG,SLMI8233HBDCP-DG,SILM8243DBCG-DG,SILM5350MGBCA-DG,SILM5350FBBCA-DG,SLM27524CA-DG,SILM5202CM-DG,SILM5350RADCM-DG,SLM8243ABCP-DG
数明半导体聚焦研发高性能、高可靠的模拟芯片并提供系统的整体解决方案，所有核心技术和IP全部自研
数明半导体所有核心技术和IP全部自研，产品涵盖驱动芯片、隔离器、电源管理及智能光伏等， 拥有独立自主知识产权，并于2020年获评为“高新技术企业”，2022年获评为“专精特新”企业及上海市专精特新“小巨人”企业。
厂牌及品类 发布时间 : 2022-08-24
数明半导体亮相上交会，展现国产模拟芯片新高度！
第十届中国（上海）国际技术进出口交易会（简称“上交会”）于2024年6月12日至14日在上海世博展览馆盛大举办。本届上交会以“数链时代，绿动未来”为主题，聚焦技术创新与绿色发展，展示全球最新技术贸易成果。上海数明半导体有限公司（以下简称“数明半导体”）携多款前沿芯片产品亮相上海市工商联以“创新中的民营企业”为主题的展区，展位号为1D124。
厂牌及品类 发布时间 : 2024-06-18
【应用】国产高压600V三相全桥驱动IC SLM2136用于伺服电机器设计，内部集成三个独立半桥输出通道
在伺服驱动应用方面中，为了更好驱动电机正反转及相应的速度，驱动芯片是必不可少的，数明半导体三相全桥驱动IC SLM2136是一款600V高压、高速功率MOSFET和IGBT驱动器，具有三个独立的半桥输出通道，适用于三相电机驱动应用。
应用方案 发布时间 : 2022-02-16
【选型】国产半桥驱动芯片SLM2103S驱动TEC助力PCR仪的设计，VCC供电范围-0.3V-25V
随着国际疫情的逐渐加重，为了遏制疫情的蔓延，科研人员研发出了作为新冠病毒的检测设备-PCR仪，而在PCR仪中，需要对被测样品进行一个恒温控制，从而提高DNA聚合酶的活性进行DNA的扩增，本文介绍一款国产数明半导体的半桥驱动IC SLM2103S。
器件选型 发布时间 : 2022-06-21
数明半导体SiLM94112多路半桥驱动在大电容负载应用中的启动对策
本文介绍了SiLM94112芯片在多路半桥驱动应用中的过流保护功能及大电容负载启动策略。SiLM94112是一款具有多种保护功能的十二路半桥驱动芯片，适用于汽车电机控制。它集成了短路、过流、开路等多重保护诊断功能。针对大电容负载启动时可能出现的过冲电流问题，提出了降低输出摆率和采用PWM启动方式的策略，以减少冲击电流并避免误触发过流保护，确保系统顺利启动。
应用方案 发布时间 : 2024-06-07
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