如何实现更高的系统效率——第二部分：高速栅极驱动器-电路图讲解-电子技术方案

在此系列的第一部分中，讨论过高电流栅极驱动器如何帮助系统实现更高的效率。高速栅极驱动器也可以实现相同的效果。

高速栅极驱动器可以通过降低FET的体二极管功耗来提高效率。体二极管是寄生二极管，大多数类型的FET固有。它由p-n结点形成并且位于漏极和源极之间。图1所示为典型MOSFET电路符号中表示的体二极管。

图1：MOSFET符号包括固有的体二极管

限制体二极管的导通时间将进而降低其两端所消耗的功率。这是因为当MOSFET处于导通状态时，体二极管上的压降通常高于MOSFET两端的电压。对于相同的电流水平，P = I×V（其中P是功耗，I是电流，V是电压降），通过MOSFET通道的传导损耗显著低于通过体二极管的传导损耗。

这些概念在电力电子电路的同步整流中发挥作用。同步整流通过用诸如功率MOSFET的有源控制器件代替二极管来提高电路的效率。减少体二极管导通可以使这种技术的优点最大化。

下面考虑同步降压转换器的情况。当高侧FET关断并且电感器中仍然存在电流时，低侧FET的体二极管变为正向偏置。死区时间短对避免直通很有必要。在此之后，低侧FET导通并开始通过其通道导通。相同的原理适用于通常在DC / DC电源和电动机驱动设计中发现的其它同步半桥配置。

对于高速接通，栅极驱动器的一个重要参数是导通传播延迟。这是在栅极驱动器的输入端施加信号到输出开始变高时的时间。这种情况如图2所示。当FET重新导通时，体二极管将关断。快速的导通传播延迟可以更快地导通FET，从而最小化体二极管的导通时间，进而使损耗最小化。

图2：时间示意图，t_PDLH是导通传播延迟

TI的产品组合包括具有行业领先的高速导通传播延迟的栅极驱动器。参见表1。

类别 设备  描述  导通传播延迟
高速驱动器 UCC27517A
4A / 4A高速低侧栅极驱动器 13ns
UCC27611
4A / 6A高速低侧栅极驱动器 14ns
UCC27201A
3A，120V高侧和低侧驱动器 20ns

系统效率是一个团队努力的结果。本博客系列介绍了高速和高电流栅极驱动器是关键件。

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铝电解电容是唯一有“水”的元器件，不爽的时候还会爆浆，因为具有很高的单位CV值和价格低廉而被广泛使用在各种电子产品中。让我们一起来了解下铝电解电容是怎样制造出来的，以及它有哪些特性。

电解电容是唯一一种带有液体的元器件，在所有的电容器中，相同尺寸下，铝电解电容的CV值最大，即能的存储电荷最多，价格最便宜。

电容器的基本模型如图1所示,静电容量的公式如下：

ε：介电常数
S：电极板的面积（m2）
D：两电极板之间的距离

图1 电容器基本模型

图2 常见的电解电容及其结构

实现电解电容性能是靠铝壳中间的素子，素子的结构如图3、图4。

图4 电容的等效电路

作为铝电解电容的电介质氧化膜（Al2O3）的介电常数通常为8~10，这个值并不比其他类型的电容大，但是，通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积，并使用电化学的处理得到更薄更耐压的氧化电介质层，使铝电解电容可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。

制造过程
1、蚀刻（扩大大表面积）
蚀刻的作用是扩大铝表面积。

2、化成（形成电介质层）
在阳极铝箔表面形成电介质层（Al2O3）

3、剪裁
按照产品要求裁剪铝箔

4、卷绕
将阴极铝箔和阳极铝箔之间插入电解纸，然后卷绕成圆柱形，在卷绕工艺上阴极箔和阳极箔连接上端子。

5、含浸
将素子浸入电解液中，电解液能对电介质进一步修复。

6、密封
将素子装入铝壳中用封口胶密封。

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