TPS40210のゲートドライブ用抵抗について

[OKADA参加者]

TPS40210のゲートドライブ用抵抗について

デバイス型番：TPS40210

TPS40210のGDRV端子に接続する抵抗について、
データシートの設計例では、1608品の3.3Ω抵抗を選定していますが、問題ないのでしょうか。
(データシートp31における、諸元R9)

データシートでは、FETを急速ON/OFFするために500mA程度のドライブ電流を流すとあります。
この場合、P=R×I^2の式から、この抵抗には 0.825Wの電力がかかるため、
1608品では対応不可なように思えます。

これは、電流が流れるのが瞬間的だから問題ないという理由なのでしょうか。
或いは別の理由でしょうか。

よろしくお願い致します。
　以上

[William従業員]

OKADA様

お問い合わせいただきありがとうございます。
本件について以下のように回答させていただきます。

はい、GDRVのドライブ能力としては、一瞬は500mA程度が流れるかもしれませんが、外付けのスイッチング用NMOSFETのゲートが電圧が上がってしまうと電流は止まりますので、書いていただいたように電流としては瞬間的なものになり、連続的な電流ではありませんので、問題はないと考えます。

抵抗に流れる平均電流としては以下のように計算できます。

NMOSFET（Q1)に使われている、以下のURLのSi7850DPのデータシートを見てみます。

Si7850DP

https://www.vishay.com/docs/71625/si7850dp.pdf

このデータシートのページ３に、Gate Chargeのグラフがあります。これはQ1のゲート電圧を０Vからある電圧まで上げるのに必要な総電荷量を示しています。TPS40210のGDRV端子のHレベルはBP端子の電圧である8Vになりますので、Q1をオンするためにゲート電圧が0V→8Vに上げるには総電荷量はグラフより15nC程度になっています。またこのゲート電圧は、Q1をオフするときには0Vに引き下げる必要があります。よってQ1がオン・オフ両方の時にR3に電流が流れることになります。

次にその時に流れる平均電流としては、スイッチング周波数を設計例の400kHzと考えると、2.5usごとに一回、Q1のゲートが充電・放電（0V→8V→0V）することになります。 充電あるいは放電が2.5usの半分の1.25usで１回行われるとしますと、その時の流れる平均電流は、電荷量の式、Q（C)＝I（A)＊ｔ（ｓ）より、

I（A)＝Q（C)／ｔ（ｓ）

となります。

これに各値を当てはめると、Q1のゲートを充電するのに必要が平均電流は、

I(A)=15(nC)/1.25(us)=0.012=12mAとなります。ゲート抵抗（R3)にはこの平均電流が常時流れることになるので、抵抗で消費される電力としては、P=I^2*R＝0.012(A)*0.012(A)*3(Ω）=0.000432(W)＝0.432mWとなり、1608サイズのチップ抵抗でも問題はありません。

ただし、実際にはQ1のQgのばらつきやその他の規制容量、PCBパターン容量等の影響もあり、これよりは増えますので、実機での評価を行っていただきますようお願いいたします。

以上、何卒よろしくお願いいたします。

 

[OKADA参加者]

William様

ご回答ありがとうございます。
瞬間的な電流のため問題ない旨承知致しました。

よろしくお願い致します。
以上

[投稿者]

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