【经验】驱动芯片关键参数——驱动电流和驱动时间的关系

时间： 2022-02-09 来源：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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2022.01 - 数明半导体 - 选型指南 - V1.0 代理服务技术支持现货查询批量订货

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描述- 上海数明半导体有限公司成立于2013年，聚焦于研发高性能、高可靠的模拟芯片并提供系统的整体解决方案。以客户为中心、市场为导向、质量为根本，专注服务于工业控制、电源管理、光通讯、新能源及汽车等终端应用领域。公司总部位于上海，在深圳等地均设有分支机构或办事处。

型号- SILM59XX 系列,SILM5350SDDCM-AQ,SILM8243BBCP-AQ,SILM5142SCM-DG,SILM27531HCA-DG,SILM5742FCG-AQ,SILM826X,SILM82XX,SILM5350RBBCA-AQ,SLMI335CG-DG,SILM5150SDC-DG,SILM5350RADCM-AQ,SILM5350FADCM-AQ,SLM883X,SILM5350PGDCM-AQ,SILM42280CN-AQ,SLM2752X,SILM8243GBCP-DG,SLM7888,SILM5350PABCA-DG,SILM5350HABCA-DG,SLMI8230DDCG-DG,SILM6582CB-DG,SILM27624LCA-AQ,SILM5350RGBCA-DG,SLM2181,SLMI8233HBDCG-AQ,SLM27523GB-DG,SLM411A,SLMI8231BDCG-DG,SILM5722FCA-DG,SILM5350FBBCA-AQ,SLMI8235BDCG-DG,SILM5761FCG-DG,SILM5320HBBCA-DG,SILM5766CG-DG,SILM1040SEN-AQ,SLM27211EL-7G,SLM2186,SLM2186CA-DG,SLM2751X 系列,SILM5350MDBCA-AQ,SILM82XX系列,SILM824X,SLM27211,SILM5762CG-DG,SILM8243GBCP-AQ,SLMI8233HBDCG-DG,SILM8245GBCL-AQ,SLMI350DB-DG,SILM8244DBCL-AQ,SILM576X系列,SLMI8233HDDCP-DG,SLM2004SCA-13GTR,SILM5350PBDCM-AQ,SILM5852SHCG-DG,SILM5742FCG-DG,SILM8260AGCS-AQ,SILM8244BBCL-DG,SILM5346TCR-DG,SILM826X系列,SILM5722FCA-AQ,SILM1051SCA-DG,SILM824X 系列,SILM574X 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2024-05-22 - 设计经验代理服务技术支持现货查询批量订货

SLM561A 60V 10mA到50mA线性恒流LED驱动芯片

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 代理服务技术支持现货查询批量订货查看更多版本

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。