【導(dǎo)讀】本文主要闡述了在驅(qū)動(dòng)芯片中表征驅(qū)動(dòng)能力的關(guān)鍵參數(shù)：驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)解釋了如何正確理解這些參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)。
概述
驅(qū)動(dòng)芯片
功率器件如MOSFET、IGBT需要驅(qū)動(dòng)電路的配合從而得以正常地工作。圖1顯示了一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)一個(gè)功率MOSFET的電路。當(dāng)M1開(kāi)通，M2關(guān)掉的時(shí)候，電源VCC通過(guò)M1和Rg給Cgs，Cgd充電，從而使MOSFET開(kāi)通，其充電簡(jiǎn)化電路見(jiàn)圖2。當(dāng)M1關(guān)斷，M2開(kāi)通的時(shí)候，Cgs通過(guò)Rg和M2放電，從而使MOSFET關(guān)斷，其放電簡(jiǎn)化電路見(jiàn)圖3。
圖 1. 功率器件驅(qū)動(dòng)電路
圖 2. 開(kāi)通時(shí)的簡(jiǎn)化電路及充電電流
圖 3. 關(guān)斷時(shí)的簡(jiǎn)化電路及放電電流
驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力影響功率器件的開(kāi)關(guān)速度，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的效率、電磁干擾等性能。驅(qū)動(dòng)能力太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致器件應(yīng)力過(guò)高、電磁干擾嚴(yán)重等問(wèn)題; 而驅(qū)動(dòng)能力太弱會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低。因此，選擇一個(gè)適當(dāng)驅(qū)動(dòng)能力的芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件就顯得至關(guān)重要。
衡量驅(qū)動(dòng)能力的主要指標(biāo)
驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)速度
衡量一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)能力的指標(biāo)主要有兩項(xiàng)：驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)的上升、下降時(shí)間。這兩項(xiàng)參數(shù)在一般驅(qū)動(dòng)芯片規(guī)格書(shū)中都有標(biāo)注。而在實(shí)際應(yīng)用中，工程師往往只關(guān)注驅(qū)動(dòng)電流而忽視上升、下降時(shí)間這一參數(shù)。事實(shí)上，驅(qū)動(dòng)的上升、下降時(shí)間這個(gè)指標(biāo)也同樣重要，有時(shí)甚至比驅(qū)動(dòng)電流這個(gè)指標(biāo)還重要。因?yàn)轵?qū)動(dòng)的上升、下降時(shí)間直接影響了功率器件的開(kāi)通、關(guān)斷速度。
圖 4. MOSFET開(kāi)通時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流
圖4顯示了一個(gè)MOSFET開(kāi)通時(shí)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓和驅(qū)動(dòng)電流的簡(jiǎn)化時(shí)序圖。t1到t2這段時(shí)間是門(mén)極驅(qū)動(dòng)的源電流（IO+）從零開(kāi)始到峰值電流的建立時(shí)間。在t3時(shí)刻，門(mén)極電壓達(dá)到米勒平臺(tái)，源電流開(kāi)始給MOSFET的米勒電容充電。在t4時(shí)刻，米勒電容充電完成，源電流繼續(xù)給MOSFET的輸入電容充電，門(mén)極電壓上升直到達(dá)到門(mén)極驅(qū)動(dòng)的電源電壓VCC。同時(shí)在t4到t5這個(gè)期間，源電流也從峰值電流降到零。
這里有一個(gè)很重要的階段：t1到t2的源電流的建立時(shí)間。不同的驅(qū)動(dòng)芯片有不同的電流建立時(shí)間，這一建立時(shí)間會(huì)影響驅(qū)動(dòng)的速度。
測(cè)試對(duì)比
以下通過(guò)實(shí)測(cè)兩款芯片SLM2184S和IR2184S的性能來(lái)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)電流建立時(shí)間對(duì)驅(qū)動(dòng)速度的影響。
表格1對(duì)比了SLM2184S和IR2184S的各項(xiàng)測(cè)試。雖然SLM2184S的峰值源電流[IO+]和峰值灌電流[IO-]比IR2184S的測(cè)試值偏小，但是SLM2184S的電流建立時(shí)間遠(yuǎn)比IR2184S的建立時(shí)間更短。
表格1：SLM2184S 和IR2184S驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)時(shí)間對(duì)比
因此，在負(fù)載電容（比如MOSFET的輸入電容）較小的時(shí)候，SLM2184S的驅(qū)動(dòng)速度并不比IR2184S的驅(qū)動(dòng)速度慢。如在1nF的負(fù)載電容下，兩者的驅(qū)動(dòng)速度基本一致。只有當(dāng)負(fù)載電容較大的時(shí)候，如在3.3nF的情況下，SLM2184S的驅(qū)動(dòng)速度才會(huì)比IR2184S慢。
實(shí)測(cè)
SLM2184S vs IR2184S 驅(qū)動(dòng)測(cè)試對(duì)比
? 圖5~圖16: 實(shí)測(cè)SLM2184S的驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)時(shí)間的波形。
? 圖17~圖28: 實(shí)測(cè)IR2184S的驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)時(shí)間的波形。
SLM2184S驅(qū)動(dòng)測(cè)試
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖5：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)源電流
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖6：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)源電流上升速度
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖7：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)灌電流
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖8：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)灌電流上升速度
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖9：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖10：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容1nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖11：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖12：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖13：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容2.2nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖14：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容3.3nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖15：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容2.2nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖16：SLM2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容3.3nF
IR2184S驅(qū)動(dòng)測(cè)試
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖17：IR2184S的驅(qū)動(dòng)源電流
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖18：IR2184S的驅(qū)動(dòng)源電流上升速度
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖19：IR2184S的驅(qū)動(dòng)灌電流
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖20：IR2184S的驅(qū)動(dòng)灌電流上升速度
負(fù)載電容100nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)源電流
圖21：IR2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖22：IR2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容1nF
CH1: 驅(qū)動(dòng)輸入; CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出; CH4: 驅(qū)動(dòng)灌電流
圖23：IR2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖24：IR2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容1nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖25：IR2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容2.2nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖26：IR2184S的驅(qū)動(dòng)上升速度
負(fù)載電容3.3nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖27：IR2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容2.2nF
CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出
圖28：IR2184S的驅(qū)動(dòng)下降速度
負(fù)載電容3.3nF
測(cè)試總結(jié)
從以上實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以看到，驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)速度不僅取決于驅(qū)動(dòng)電流的大小，還受到諸如驅(qū)動(dòng)電流建立時(shí)間、MOSFET的輸入電容等因素的影響。有些驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電流雖然比較大，但由于它的電流上升和下降速度很慢，并沒(méi)有很好地發(fā)揮大驅(qū)動(dòng)電流的作用，甚至在大部分應(yīng)用場(chǎng)合下驅(qū)動(dòng)速度（tr和tf）不如驅(qū)動(dòng)電流小的驅(qū)動(dòng)芯片。因此，在選擇驅(qū)動(dòng)芯片的時(shí)候，不僅要關(guān)注驅(qū)動(dòng)電流的大小，也要關(guān)注在一定負(fù)載電容下的上升、下降時(shí)間。當(dāng)然最為妥當(dāng)?shù)霓k法是根據(jù)實(shí)際選擇的功率管測(cè)量驅(qū)動(dòng)端的波形，從而判斷是否選擇了合適的驅(qū)動(dòng)芯片。
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