【经验】驱动芯片关键参数——驱动电流和驱动时间的关系

2022-02-09 数明半导体
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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SLM2184SIR2184S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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2024-06-29 -  产品 代理服务 技术支持 批量订货

SLM561A 60V 10mA到50mA线性恒流LED驱动芯片

描述- SLM561A是一款60V 10mA到50mA线性恒流LED驱动芯片,适用于各种LED照明应用。它采用晶体管自偏置技术和负温度系数设计,能够在宽电压范围内稳定输出恒定电流,并具备过温保护和抗浪涌设计。

型号- SLM561A45AE-7G,SLM561A15AE-7G,SLM561A30AE-7G,SLM561A40AE-7G,SLM561A25AE-7G,SLM561A50AE-7G,SLM561A20AE-7G,SLM561AXXAE,SLM561A 系列,SLM561A10AE-7G,SLM561A,SLM561A35AE-7G

2023年9月  - 数明半导体  - 数据手册  - Rev1.3 代理服务 技术支持 批量订货 查看更多版本

【应用】半桥驱动芯片SLM27211助力汽车雷达电机控制设计,峰值驱动电流可达4A

在设计汽车雷达的时候,多线雷达通常需要电机驱动模块控制镜子进行合成。笔者近期帮客户推荐选型的多线雷达的电机部分选型,本文主要介绍数明半导体的半桥驱动芯片SLM27211在雷达电机控制上的应用。

2022-03-30 -  应用方案 代理服务 技术支持 批量订货

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。

2024-06-18 -  原厂动态 代理服务 技术支持 批量订货
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品牌:数明半导体

品类:Half-Bridge Driver

价格:¥3.2942

现货: 343

品牌:数明半导体

品类:Isolated Gate Driver

价格:¥5.4118

现货: 18,792

品牌:数明半导体

品类:Three-Phase Bridge Driver

价格:¥2.7059

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品牌:数明半导体

品类:Isolated Gate Driver

价格:¥6.2353

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品牌:数明半导体

品类:单通道隔离驱动器

价格:¥2.5883

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品牌:数明半导体

品类:Half-Bridge Driver

价格:¥2.1648

现货: 3,570

品牌:数明半导体

品类:Half-Bridge Driver

价格:¥0.5883

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品牌:数明半导体

品类:High and Low Side Driver

价格:¥0.7765

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品牌:数明半导体

品类:High and Low Side Driver

价格:¥4.4706

现货: 2,435

品牌:数明半导体

品类:线性恒流LED驱动芯片

价格:¥0.9177

现货: 2,380

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品牌:扬杰科技

品类:Mosfet

价格:¥1.0500

现货:500,000

品牌:捷捷微电

品类:MOSFET

价格:¥0.7000

现货:500,000

品牌:MCC

品类:MOSFET

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品牌:RENESAS

品类:MOSFET

价格:¥1.2134

现货:263,268

品牌:TOSHIBA

品类:MOSFET

价格:¥0.2034

现货:251,269

品牌:RENESAS

品类:MOSFET

价格:¥1.9902

现货:222,500

品牌:RENESAS

品类:MOSFET

价格:¥6.0884

现货:196,984

品牌:MCC

品类:MOSFET管

价格:¥0.3248

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品牌:RENESAS

品类:MOSFET

价格:¥0.9533

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品牌:中科微

品类:马达驱动芯片

价格:¥0.6160

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服务

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电机驱动测试

提供电机的输出反电势波形测试、驱动芯片输入/输出波形测试服务,帮助您根据具体应用场景来选择适合的电机驱动芯片型号,确保电机驱动芯片能够与其他系统组件协同工作达到最佳效果。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。

实验室地址: 成都 提交需求>

车规级变压器定制

可定制变压器电压最高4.5KV,高频30MHz;支持平面变压器、平板变压器、OBC变压器、DCDC变压器、PLC信号变压器、3D电源、电流变压器、反激变压器、直流直流变压器、车载充电器变压器、门极驱动变压器等产品定制。

最小起订量: 100000 提交需求>

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授权代理品牌:接插件及结构件

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授权代理品牌:加工与定制

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