UCC21751-Q1 は OUTH および OUTL の分割出力を備えているため、オン / オフのスイッチング速度を独立して制御することが可能ですターンオンおよびターンオフ抵抗によってピークソース電流およびシンク電流が決まり、これによってターンオン時のスイッチング速度が制御されます。その一方で、デバイスが熱的制限内にあることを確認するために、ゲートドライバの消費電力を考慮する必要があります。最初に、ピークソースおよびシンク電流はが次のように計算されます：

式 1.

ここで

• R_{OH_EFF} は、図 7-1に示すハイブリッドプルアップ構造の実効内部プルアップ抵抗であり、2 × R_OL (約 0.7Ω) です。これは、プルアップ構造のスイッチング過渡時の支配的な抵抗となります。
• R_OL は、内付けプルダウン抵抗 (約 0.3Ω)
• R_ON は、外付けターンオンゲート抵抗
• R_OFF は、外付けターンオフゲート抵抗です。
• R_{G_Int} は、SiC MOSFET または IGBT モジュールの内付け抵抗。

図 8-5 ピークゲート電流計算用の出力モデル

たとえば、次のパラメータにある IGBT モジュールベースのシステムの場合：

• Q_g = 3300nC
• R_{G_Int} = 1.7Ω
• R_ON = R_OFF = 1Ω

この場合のピークソースおよびシンク電流は次のとおりです：

式 2.

したがって、1Ω の外付けゲート抵抗を用いると、ピークソース電流は 5.9A 、ピークシンク電流は 6.7A となります。ターンオンスイッチング過渡中のコレクタからエミッタへの dV/dt は、ミラープラトー電圧でのゲート電流によって支配されます。ハイブリッドプルアップ構造により、ターンオンゲート抵抗が過度に大きい場合を除き、ミラープラトー電圧でのピークソース電流が確保されます。コレクタ — エミッタ間 V_ce、の電圧が V_DC、まで上昇するほど、ターンオンスイッチング損失は小さくなります。dV/dt は Q_{gc/Isource_pk} と推定することが可能ですターンオフスイッチング過渡については、ターンオフゲート抵抗が大きすぎる場合を除いて、ドレイン — ソース間の dV/dt が負荷電流によって支配されます。V_ce が DC バス電圧に達すると、パワー半導体は飽和モードになり、チャネル電流は V_ge によって制御されます。ピークシンク電流によって dI/dt が定まり、それに応じて V_ce 電圧オーバーシュートが支配されます。比較的大きなターンオフゲート抵抗を使用する場合は、V_ce オーバーシュートを制限することができます。デューティ サイクルは、以下によって推定可能です：

式 3.

ここで

• L_stray は、図 8-6に示すように、電源スイッチングループの浮遊インダクタンスです。
• I_load は負荷電流。パワー半導体のターンオフ電流です。
• C_ies は、パワー半導体の入力容量である。
• V_plat は、パワー半導体のプラトー電圧
• V_th は、パワー半導体のしきい値電圧

図 8-6 ハーフブリッジ構成での IGBT の漂遊寄生インダクタンス

ゲートドライバが温度制限内に維持されるようにするには、消費電力を考慮する必要があります。ゲートドライバの電力損失には、静止損失とスイッチング損失が含まれ、次のように計算可能です：

式 4.

P_Q はドライバの静止電力損失。I_q x (VDD-VEE) = 5mA × 20V = 0.100W となります。静止電力損失とは、ドライバが VDD と VEE でバイアスされる場合、ドライバがスイッチングを行う際に内部回路（入力段、基準電圧、論理回路、保護回路など）によって消費される電力であり、ドライバがスイッチングする際での内部回路の充電および放電電流を指します。ドライバがスイッチングしている際の消費電力は、次のように計算することが可能です：

式 5.

ここで

• Q_g は、VEE から VDD までのゲート電圧を完全に充電するために動作ポイントで必要なゲート電荷量
• f_sw はスイッチング周波数

この例では、P_SW は次のように計算することが可能です：

式 6.

したがって、全電力損失は次のようになります。

式 7.

基板の温度が 125°C の場合、接合部温度は次のように推定することが可能です：

式 8.

したがって、この例のアプリケーションで、125°C 基板温度を使用する場合、ゲートドライバを熱的制限内に維持するために、最大スイッチング周波数は約 50kHz となります。より低いスイッチング周波数を使用すること、または外部ゲート抵抗を大きくすることにより、ゲートドライバをより高いスイッチング周波数で動作させることが。可能です。