低侧栅极驱动器的应用指南

本文通过分析低侧栅极驱动器的等效电路来计算如何合理的选取RGATE电阻的阻值，既要保持MOS管的良好开关性能，还要有效抑制振铃的产生。通过计算后的理论值来模拟实验，能够最大化的选取合理的RGATE阻值。另外针对栅极驱动回路中，导通和关断回路进行了不同的结构形态的计算，来研究有无串联二极管带来的影响，同时针对三种结构的电路进行功耗计算，最后文章中给出低侧栅极驱动器Layout中的注意事项，还有不同品牌厂家的芯片驱动峰值电流值不同带来的替换差异。本文可以帮助客户快速理解低侧栅极驱动器的相关计算。

 1、RGATE 电阻计算 

1.1、驱动电阻的构成

图1-1-1

图1-1-1展示了栅极驱动路径中的串联电阻RG的组成部分：

RHI：驱动芯片输出上拉电阻

RLO：驱动芯片输出下拉电阻

RGATE：外部栅极电阻

RG,I：开关管内部栅极电阻

所以：

以上参数中，RLO可以通过查阅datasheet直接得到，由于驱动芯片内部是NMOS和PMOS并联混合上拉结构，所以在计算中RHI≈RLO * 1.5 ；MOSFET内部的RG,I可以通过查阅datasheet得到，如果规格书内未注明RG,I可使用LCR电桥在GS两端施加1MHz的测试信号，测得Rs值即为RG,I。

1.2、根据实际电路调试 RGATE 电阻

图1-1

图1-1展示了实际电路中的谐振回路，寄生电感LS和输入电容GISS产生高频谐振，而RG则是起到衰减谐振的作用，Q为阻尼系数，一般取0.5。

上述计算是一个逐渐迭代的过程，需要先获得初步数据再进行计算调试。

实例：

图1-2

使用RS8801驱动MOS-IRFB3607，外部栅极电阻 RGATE取0Ω进行初步实验，使用探头x10档、接地弹簧得到以下波形：

图1-3

查阅IRFB3607、RS8801手册

图1-4

根据图1-3测量的结果可得：

fR=16.66MHz；GISS=3100pF；计算可得RG=6.16Ω，又因为RLO=0.5Ω；RG,I=0.55Ω，所以RGATE=5.11Ω，取5.1Ω。 

图1-5

调整RGATE后的波形如下：

图1-6

可以看到上升沿的过冲已从12.77V降为12V，波形改善明显。

2、外围电路外围电路

图2-1

图2-2