ゲート ドライバ サブシステムの総損失 P_G には、UCC5350L-Q1 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、UCC5350L-Q1 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、複数の要因からの損失を計算することにより推定できます。

第 1 の要因は静的電力損失 P_GDQ です。これにはドライバの静止電力損失と、特定のスイッチング周波数で動作しているドライバの自己消費電力が含まれます。P_GDQ パラメータは、所定の V_CC1、V_CC2、スイッチング周波数、周囲温度において、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_CC1 = 3.3V、V_CC2 = 18V です。PWM を 0V から 3.3V まで 150kHz でスイッチングした場合の各電源の電流は、I_CC1 = 1.67mA、I_CC2 = 1.11mA と測定されます。P_GDQ は式 5 を使用して計算されます。

式 5.

第 2 の要素はスイッチング動作損失 P_GDO 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 6 を使用します。

式 6.

ここで、

• Q_G は、V_CC2 におけるパワー トランジスタのゲート電荷です。

この例のアプリケーションでは、式 7 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 340mW です。

式 7.

Q_G は、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。UCC5350L-Q1 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 UCC5350L-Q1 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 10A に飽和していない場合、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。ゲート ドライバ損失は、式 8 に示すように飽和していない場合に推定されます。

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 10A 未満であるため、式 9 を使用してゲート ドライバ損失を推定します。

式 9.

ここで、

• V_OUTH/L(t) は、ターンオンおよびターンオフ中のゲート ドライバ OUT 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 (ターンオンおよびターンオフ時は 10A) として簡素化できます。その結果、V_OUTH/L(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。

UCC5350L-Q1 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 10 を使用して計算します。

式 10.