本應用筆記涵蓋了計算柵極驅動光耦合器 IC 的柵極驅動器功率和熱耗散的主題。柵極驅動光耦合器用于驅動、導通和關斷、功率半導體開關、MOSFET/IGBT。柵極驅動功率計算可分為三部分；驅動器內部電路中的功率消耗或損耗、發送到功率半導體開關 (IGBT/MOSFET) 的功率以及驅動器 IC 和功率半導體開關之間的外部組件（例如外部柵極電阻器兩端）的功率損耗。在以下示例中，我們將討論使用 Avago ACPL-332J（2.5nApeak 智能柵極驅動器）的 IGBT 柵極驅動器設計。本設計指南也適用于 MOSFET 柵極驅動器。

IGBT/MOSFET 柵極電阻器

在選擇 RG 值時，重要的是從柵極驅動器 IC 和功率半導體開關、MOSFET/IGBT 的角度來看。對于柵極驅動器 IC，我們選擇在 IC 最大允許功率耗散額定值范圍內的 RG，同時提供/吸收盡可能高的驅動器電流。從 IGBT 或 MOSFET 的角度來看，柵極電阻會影響導通和關斷期間的電壓變化 dVCE/dt 和電流變化 diC/dt。

因此，當設計人員選擇 IGBT 或 MOSFET 時，還必須選擇合適的柵極驅動器光耦合器，因為該驅動器的電流和額定功率決定了 IGBT 或 MOSFET 的開啟或關閉速度。

IC 最大允許額定功率范圍內的柵極驅動電源操作

柵極驅動光耦合器的功率耗散是 IGBT/MOSFET 的輸出側功率（紅色圓圈）和輸入側 LED 功率耗散（藍色圓圈）的組合。用于故障反饋的第二個 LED 的功耗被忽略，因為驅動集電極開路晶體管的電流很小。

計算步驟為：

根據最大峰值柵極電流計算所需的最小 RG

計算總功耗

將第 2 步中計算的輸入和輸出功耗與 IC 的最大推薦功耗進行比較。（如果已超過最大推薦水平，則可能需要提高 RG 的值以降低開關功率并重復步驟 #2。

在本例中，ACPL-332J 的總輸入和輸出功耗是在以下條件下計算的：

IG = 離子，最大 ~ 2.5 A

VCC2 = 18V

VEE = -5 V，（注意：如果應用中不需要負電壓電源，則 VEE = 0 V）

fSWITCH = 15 kHz

環境溫度 = 70° C

步驟 I：根據 IOL 峰值規格計算 RG 最小值

為了找到峰值充電 lOL，假設柵極最初充電到穩態值 VCC。對于 ACPL-332J，70°C 下 2.5 A 輸出的電壓降線性近似為 6.3 V（圖 2：VOL 與 IOL）。因此應用以下關系：

第二步：計算柵極驅動器

的總功耗：總功耗 (PT) 等于輸入側功率 (PI) 和輸出側功率 (PO) 功耗之和：

[tex]P_{T} = P_{I} + P_{O}[/tex]
[tex]P_{I} = IF_{(ON)} ,max * V_{F},max[/tex]

在哪里，

[tex]IF_{(ON)},max = 12 mA[/tex]
[tex]V_{F},max = 1.95 V[/tex]

IF(ON) 可以在推薦的工作條件下找到，VF 可以在 ACPL-332J 數據表的電氣規范表 5 中找到。

編輯：hfy