前面我們討論了關于高側自舉驅動的自舉電容容值計算，但目前有很多寬禁帶半導體驅動器是正負電壓驅動，在高速開關過程中，為了使得開關管快速關斷，避免在高速開關過程中出現(xiàn)關斷不徹底損壞器件的現(xiàn)象。本文將著重討論正負驅動中常用的耦合電容容值選取標準以及穩(wěn)定時間的計算。

   在此示例中，將計算交流耦合柵極驅動電路的耦合電容和柵極-源極電阻值。 設計目標是在MOSFET關斷期間為其提供3V負偏壓。 應用電路如下圖：

提供以下設計信息：

dVIN/dt=200V/ms         該值表示上電期間輸入電壓的最大 dv/dt，受浪涌電流限制電路和輸入儲能電容器的綜合影響。

CGD,0=1nF                     在 0V 漏源電壓（最壞情況啟動條件）下從數(shù)據(jù)表中讀取的 MOSFET 的最大柵漏電容。

VTH=2.7V                      柵源開啟閾值@TA,MAX。

VDRV=15V                    PWM控制器的電源電壓，即柵極驅動器的偏置電壓。

fDRV=100kHz               最大開關頻率

DMAX=0.8                    最大占空比，由 PWM 控制器限制。

VCL=3V                        偏置負電壓幅值

?VC=1.5V                     耦合電容最大紋波

QG=80nC                      MOSFET驅動電荷

τ=100µs                        耦合電容電壓 (VC) 的瞬態(tài)時間常數(shù)。 這也是建立 VC 初始值的啟動時間常數(shù)。

   設計首先確定柵極下拉電阻的最大值。 在上電期間，RGS 必須足夠低以保持 MOSFET 關閉。 當漏極-源極端子上的電壓上升時，CGD電容器被充電，并且與dVIN / dt成比例的電流流過RGS。 如果 RGS 上的壓降保持低于柵極閾值，則 MOSFET 保持關閉。 因此，允許的最大 RGS 值為：

   下一步是找到所需時間常數(shù)和紋波電壓的通用解決方案。 這兩個方程是：

   其中 VC(D) 是作為占空比函數(shù)的耦合電容器電壓。 由于所有參數(shù)都已定義，因此可以立即評估第二個方程。 一般來說，如果不使用鉗位電路，則 VC(D)=D⋅VDRV，并且該表達式在 D=0.5 處具有局部最大值，這給出了最小耦合電容值。 在這個應用中，耦合電容電壓被齊納鉗位限制在3V。因此對于D>0.2，耦合電容電壓是恒定的，VC=3V。 因此，第二個方程的最大值不在 D=0.5 處，而是在最大占空比 DMAX 處。在計算 CC 之前，應指出另一個重要限制。 為了獲得有意義的正電容值，第二個方程的分母必須為正，這對瞬態(tài)時間常數(shù)設置了限制。 這個限制是：

   如果不使用鉗位電路，此功能在 D=0.5 處具有最大值。 對于鉗位電路，D=DMAX 將定義耦合電容器電壓的最快可能瞬態(tài)響應。 代入應用參數(shù)并使用適用于鉗位情況的適當公式得出以下值：

   這些結果是可接受的，因為τMIN<τ和RGS，MAX> RGS，因此滿足所有條件。 在最大占空比為 0.8 時，RGS 的最壞情況功耗為 173mW。 如果該值不可接受，則選擇較長的時間常數(shù)會增加下拉電阻值。 同時，功耗和耦合電容值將降低。

   最后一個計算是計算旁路電容值。 假設偏置軌上的最大紋波為 1V (?VDRV=1V)，將產(chǎn)生以下最小旁路電容值：