BUCK功率参数合集(20)：身为电源工程师，你了解栅极驱动损耗吗？付费

身为硬件电源工程师，你是否在设计过程中对栅极驱动损耗感到困惑？是否觉得它微不足道而未加以重视？实际上，轻载条件下，栅极驱动损耗还是占有较多比例的。

图1 BUCK功率损耗计算实例（来自ROHM文档）

注：图1是《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》书籍中正式图序之外，为了说明此文内容而临时增加的图。

1、栅极驱动损耗是什么

我们知道，MOSFET的开启需要栅极驱动电压V_GS，当该电压大于开启电压V_GS(th)时，即可使MOSFET导通。实际上，因为MOSFET栅极输入电容Q_G(TOT)的存在，还需要栅极驱动电流 I_CHG给栅极输入电容充电（向栅极注入电荷），经过一定的充电时间T_CHG，栅极驱动电压V_GS大于V_GS(th)，MOSFET导通。所以，栅极驱动损耗（Gate charge loss）就是给栅极电容充放电导致的功率损耗。

针对需要外置开关管MOSFET的开关控制器来说，前述开关管上的“导通损耗”、“截止损耗”、“开关损耗”等都是发生在外置的MOSFET元件上的，而“栅极驱动损耗”是发生在控制器IC上的（因为栅极驱动器是集成在控制器IC内部的）。

2、计算公式及关键参数

2.1 高边MOSFET栅极驱动损耗

以同步降压开关电源电路中的高边MOSFET为例，所需的驱动能量损耗为

$$ E_{G-H} = V_{GS-H} \times I_{CHG-H} \times T_{CHG-H} \tag{3.382} $$

根据电流的定义“电流是单位时间内流过导体截面的电荷量”可知，电流与时间的乘积就是电荷量的变化，即 I=Q/t 。那么，上述公式(3.382)又可以表示为

$$ E_{G-H} = Q_{G-H(total)} \times V_{GS-H} \tag{3.383} $$

根据电容量的定义，电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。如果电容器带1库伦的电荷量时，两个极板间的电势差是1伏，那么这个电容器的容量就是1法拉，即C=Q/U，所以有$ Q_{G-H(total)} = C_{G-H(total)} \times V_{GS-H} $。