ゲート・ドライバ・サブシステムの総損失 P_G には、UCC23513 デバイスの電力損失 (P_GD) と、外部ゲート駆動抵抗などのペリフェラル回路の電力損失が含まれます。

P_GD 値は、UCC23513 デバイスの熱的安定性に関連する制限値を決定する主要な電力損失で、複数の要素からの損失を計算することにより推定できます。

第 1 の要素は静的電力損失 P_GDQ で、無負荷時に特定のスイッチング周波数で動作しているときに、入力段で消費される電力 (P_{GDQ_IN}) と出力段で消費される静止電力 (P_{GDQ_OUT}) が含まれます。P_{GDQ_IN} は I_F および V_F によって決定され、式 5 で計算されます。P_{GDQ_OUT} パラメータは、所定の V_CC、スイッチング周波数、周囲温度において、V_OUT ピンに負荷が接続されていない状態でベンチ測定されます。この例では、V_CC は 15V です。PWM スイッチングが 10kHz の場合の電源の電流は、I_CC = 1.33mA と測定されます。P_{GDQ_OUT} は式 6 を使用して計算されます。

式 5.

式 6.

ゲート・ドライバで消費される総静止電力 (負荷容量なし) は、式 5 と式 6 を加えたもの (式 7) になります。

式 7.

第 2 の要素はスイッチング動作損失 P_GDSW であり、所定の負荷容量によりドライバは各スイッチング・サイクル中に負荷を充放電します。負荷スイッチングからの総ダイナミック損失 P_GSW を計算するには、式 8 を使用します。

式 8.

ここで

• Q_G：V_CC におけるパワー・トランジスタのゲート電荷

この例のアプリケーションでは、式 9 に示すように、負荷スイッチングによる総ダイナミック損失は約 18mW です。

式 9.

Q_G は、50A で 520V をスイッチングするパワー・トランジスタの総ゲート電荷量を表します。テスト条件が変わると、この値も変わる可能性があります。UCC23513 の出力段のゲート・ドライバ損失 (P_GDO) は P_GSW の一部です。外部ゲート・ドライバの抵抗とパワー・トランジスタの内部抵抗が 0Ω で、ゲート・ドライバの損失がすべて UCC23513 の内部で消費される場合、P_GDO は P_GSW と等しくなります。外部ターンオンおよびターンオフ抵抗が存在する場合、総損失はゲート・ドライバのプルアップ / プルダウン抵抗、外部ゲート抵抗、パワー・トランジスタの内部抵抗に分散されます。ソース / シンク電流が 4.5A/5.3A に飽和してない場合、プルアップ / ダウン抵抗は線形かつ固定ですが、ソース / シンク電流が飽和している場合、プルアップ / ダウン抵抗は非線形であることに注意します。そのため、これらの 2 つの条件によって P_GDO は異なります。

ケース 1 - 線形のプルアップ / ダウン抵抗：

式 10.

この設計例では、予測されるソースおよびシンク電流はすべて 4.5A および 5.3A 未満であるため、式 10 を使用して UCC23513 のゲート・ドライバ損失を推定します。

式 11.

ケース 2 - 非線形のプルアップ / ダウン抵抗：

式 12.

ここで

• V_OUT(t) は、ターンオンおよびターンオフ中のゲート・ドライバ出力ピンの電圧です。出力がある期間飽和している場合、この値は負荷コンデンサを充電または放電する定電流源 (ターンオン時は 4.5A、ターンオフ時は 5.3A) として簡素化できます。その結果、V_OUT(t) 波形は線形となり、T_{R_Sys} と T_{F_Sys} は簡単に予測できます。

一部の条件で、プルアップ回路とプルダウン回路のどちらかのみが飽和し、他方が飽和していない場合、P_GDO はケース 1 とケース 2 の組み合わせとなり、上記の説明に基づいて、プルアップとプルダウンに対して式を簡単に特定できます。

UCC23513 ゲート・ドライバ P_GD で消費されるゲート・ドライバの総損失は、式 13 を使用して計算します。

式 13.