3 窄輸入脈沖寬度對柵極驅(qū)動器有何威脅

柵極驅(qū)動器在切換 MOSFET 的柵極時拉出和灌入電流。器件內(nèi)部有一個上拉和下拉結(jié)構(gòu)，可緩沖輸入信號并提供足夠的電流來對柵極電容進(jìn)行充放電。圖 3-1 顯示了一個輸出結(jié)構(gòu)示例，其中 PMOS 和 NMOS 器件的并聯(lián)組合可啟用柵極驅(qū)動器的輸出。

在窄導(dǎo)通脈沖情況下，當(dāng)驅(qū)動器收到關(guān)斷命令時，MOSFET 導(dǎo)通過程尚未完成，內(nèi)部圖騰柱上拉級仍持續(xù)傳導(dǎo)非常高的電流 (I_G >> 0)。

在實(shí)際柵極驅(qū)動電路中，由于寄生 PCB 布線電感，與 VDD 串聯(lián)的電感 Lpcb（如圖 3-2 所示）可能會很大。與鍵合線的內(nèi)部驅(qū)動器寄生電感結(jié)合使用時，VDD 處的總電感通常會超過 10nH。當(dāng)驅(qū)動電流突然被切斷時，較大的寄生電感會導(dǎo)致顯著的電壓尖峰 (Vspike= L di/dt)，從而導(dǎo)致電壓超過建議運(yùn)行條件，在某些情況下甚至超過絕對最大額定值。

如前一節(jié)所述，對于典型的圖騰柱 PFC 電路，柵極驅(qū)動器可以在每次交流過零時經(jīng)歷較短的輸入脈寬。在終端設(shè)備的使用壽命中，窄脈沖事件可發(fā)生數(shù)億次。因此，窄輸入脈沖可能成為工程的隱藏風(fēng)險。在工程開發(fā)階段，超過最大 VDD 或 VOUT 電壓可能不會導(dǎo)致突然故障，但屢次超出器件 SOA 運(yùn)行可能會導(dǎo)致柵極驅(qū)動器的過早老化或過早損壞。

同樣，窄關(guān)斷輸入脈沖（接近 100% 占空比）也可能導(dǎo)致 OUT 和 VDD 過載。在窄關(guān)斷脈沖情況下，當(dāng)驅(qū)動器收到導(dǎo)通命令時，MOSFET 關(guān)斷過程尚未完成，內(nèi)部圖騰柱下拉級仍持續(xù)傳導(dǎo)非常高的電流 (I_G >> 0)。大寄生電感和突然的電流變化會導(dǎo)致輸出引腳上出現(xiàn)顯著的電壓尖峰。當(dāng) OUT 電壓高于 VDD 電壓時，它也會進(jìn)一步對 VDD 引腳施加應(yīng)力。