UCC27321高速MOSFET驱动芯片的功能与应用

3　功率MOSFET驱动电路的一般要求和最佳驱动特性：

　　A、MOSFET管工作在高频时，必须注意以下两点[1]：

　　①尽可能减少MOSFET各端点的连接线长度，特别是栅极引线。若不行，可在靠近栅极处串联一小电阻以便抑制寄生振荡。（如图2）

　　②由于MOSFET的输入阻抗高，驱动电源的输出阻抗必须比较低，以避免正反馈引起的振荡。特别是MOSFET的直流输入阻抗非常高，而它的交流输入阻抗是随频率而改变的，因此MOSFET的驱动波形的上升和下降时间与驱动脉冲发生器的阻抗有关。

图2工作在共源极的电路图

　　B、MOSFET的最佳驱动特性应具有：

　　①功率管开通时，驱动电路提供的栅极电压应有快速的上升沿，并一开始有一定的过冲，以加速开通过程。

　　②功率管导通期间，应能在任何负载情况下都能保证功率管处于导通状态，且使功率管Vds在管子导通的前提下压降较低，以保证低的导通损耗。

　　③关断瞬时，驱动电路应提供足够的反压，使漏极电流迅速下降，加速关断过程。（图3为最佳栅极驱动电压波形）

图3 最佳 栅极驱动电压波形


4　UCC27321使用注意事项

　　⑴电路布局上的考虑[2，3]：

　　UCC27321的最大输入电流为500mA，输入信号可以由PWM控制芯片或逻辑门产生。我们不需要对输入信号进行整形而刻意减小驱动速度。若想限制其驱动速度，可在其输出端与负载间串一个电阻，有助于吸收驱动芯片的损耗。

　　驱动芯品的低阻抗和高di/dt,都会带来寄生电感和寄生电容产生的振铃。为尽可能消除这些不良影响，我们在电路布局上应加以注意：

　　总的来说，驱动电路应尽可能的靠近负载。在UCC27321的输出侧VDD和地之间跨接一个1uF的低ESR电容以滤除电源高频分量。将PIN1和PIN8、PIN4和PIN5相连；输出端PIN6和PIN7相连后接至负载。

　　PGND、AGND之间，两个VDD引脚之间都存在一个较小的阻抗。为了使输入、输出电源和地之间进行解耦，同时利用上述特征，可在5脚和8脚之间跨接一个1uF的低ESR电容（有助于获得大的驱动电流），在1脚和4脚之间跨接一个0.1uF的陶瓷电容以降低输出阻抗。若想获得进一步的解耦，可在PIN1和PIN8之间串一小磁环以消除电流振荡；在PIN4和PIN5之间加一对反并联二极管，实现PGND和AGND之间的解耦。

　　由于在MOSFET开通时UCC27321能提供很大的充电电流，根据公式

,可知驱动电压在开通时有很高的电压尖峰。为防止栅源电压过高，MOSFET被击穿，可在输出端与地之间并一个18V的稳压管。

　　⑵驱动电流和功率要求[4，5]

　　在MOSFET开通时UCC27321能提供几百纳秒的9A峰值电流，使其迅速开通；为求迅速关断，驱动芯片应能对地提供同样高的放电电流。由于功率MOSFET为容性负载，开通时MOSFET栅极电压偏置为Vg，则给电容的充电能量可简单地看作为：

　　Ciss为MOSFET输入电容，Vg为栅极偏置电压。

　　当电容放电时，对地传输的能量也为E。这样芯片提供的功率损耗为：

　　其中：

为开关管的工作频率

　　如果驱动芯片与栅极之间没有串接额外的电阻，则电路回路的阻抗会消耗这一部分能量即所有的能量会损耗在驱动芯片内部：电容充电和放电时各消耗一半能量。以下举例说明这一情况：

　　根据以上方程式可以确定功率MOSFET的所需栅极电压。


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