扫码关注
MOSFET温升正常，栅极驱动芯片却明显发热
开关电源调试时，MOSFET本身温度不高，附近的Gate Driver却明显升温，并不一定是驱动芯片损坏。驱动电压、栅极电荷、开关频率、同时驱动的器件数量和PCB散热条件，都会影响驱动端功耗。
驱动芯片不是只负责输出一个方波
一块Buck或全桥电源板，MOSFET温升还算正常，驱动芯片摸上去却很热。换了驱动电阻，温度有变化；降低开关频率以后，温度又明显下降。遇到这种情况，很多人会先怀疑驱动IC选型不对，或者驱动芯片内部有故障。
但Gate Driver和普通逻辑门不一样。它要在每个开关周期里迅速给MOSFET栅极充电，再把栅极上的电荷放掉。这个过程虽然持续时间很短，重复频率却可能达到几十千赫兹、几百千赫兹，甚至更高。
栅极上看不到持续的大电流，不代表驱动电路没有功耗。示波器上可能只是一个漂亮的VGS方波，可在驱动输出级里，充放电的电流脉冲一直在发生。驱动器的供电电流和温升，需要从整个开关过程来判断。
图1：栅极驱动评估板的测试连接，供电电流和驱动输出波形需要同时观察。
同一个MOS，频率升高后温度变了
查看MOSFET参数时，除了RDS(on)，还应看Qg，也就是总栅极电荷。粗略估算驱动链路用于栅极充放电的功率，可以用Qg、驱动电压摆幅和开关频率做判断。这个数反映的是驱动路径需要处理的能量，不能全部算成驱动IC芯片内部发热。
举个便于理解的例子：一个MOSFET的Qg约60nC，驱动摆幅12V，开关频率150kHz，相关栅极驱动功率量级约0.108W。驱动两只MOSFET，这部分的总量还要增加，具体损耗则分散在驱动芯片内部输出电阻、外部栅极电阻以及器件内部。
如果频率从100kHz提高到200kHz，在其他条件接近时，栅极充放电相关损耗也会随之增加。驱动芯片看上去体积很小，封装散热又有限，温升就可能比想象中明显。
同样的输出电流下，换一只更低导通电阻的MOS，不见得让驱动更轻松。某些型号为了获得较低RDS(on)，栅极电荷反而更大。只看导通电阻选MOS，可能让驱动芯片承担更重的动态负担。
从驱动电源和波形开始查
遇到驱动IC发热，可以先记录几组最基本的数据：驱动供电电压、静态输入电流、开关频率、驱动了几只MOS，以及当前器件的Qg。然后在不开关或较低频率下观察温升变化，看看发热是否主要随开关动作增加。
图2：驱动损耗随开关频率变化的测试曲线，频率是影响驱动功耗的重要变量。
再看栅极波形。VGS幅度有没有超出设计值？上升、下降沿是否有明显振铃？是不是在开关过渡期间出现反复跳变？如果实际驱动电压比预期高，或振铃让输出级反复工作，损耗也可能跟着改变。
栅极电阻改小，边沿可能更快，但不能简单理解成驱动IC就一定更省电。外部电阻和芯片内部输出级会重新分担功耗，EMI和振铃也可能变化。实际调整要结合波形、MOS开关损耗及驱动芯片自身温度一起看。
若测的是高边驱动，示波器接地方式必须正确；浮动高边栅极波形应按设备安全要求使用合适的差分或隔离测量方案，避免用普通地夹造成短路。
芯片热不热，还要看封装和铜皮
同一颗驱动器放在不同PCB上，温度也可能不一样。小封装、底部散热焊盘没有按建议连接、附近铜面积太少，都会让热量不容易散出去。即使驱动功耗没有大幅增加，测出来的外壳温度也可能更高。
判断时不能只用“手摸着烫”下结论。可以用热电偶或适合的热像测量方式记录温度，并对照Datasheet中的热参数和允许结温留余量。红外测温还要注意器件表面发射率，不能直接把不同材质的读数当作准确温差。
图3：MOSFET参数表中的Qg项目，选型时不能只关注RDS(on)。
若降低频率后驱动温升明显改善，就值得核对Qg与驱动能力；若不开关时芯片已经持续发热，则进一步检查静态电流、供电异常、输出是否被短路以及驱动配置。两类问题的排查入口不同。
驱动芯片能输出几安培的峰值电流，并不等于可以长期输出同样大小的平均电流。看选型时，峰值驱动能力、平均驱动功耗和器件散热条件需要分别确认。
声明：
本文由凡亿教育整理，转载请注明来源！
投稿/招聘/广告/课程合作/资源置换 请加微信：13237418207
