Trinamic TMC603-EVAL evaluation Board TMC603-EVAL 데이터 시트

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TMC603-EVAL
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TMC603 DATA SHEET (V. 1.05 / 11. Mar. 2009) 
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Copyright © 2008 TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG 
5.2.6 
Considerations for QGD protection 
This  chapter  gives  the  background  understanding  to  ensure  a  safe  operation  for  MOSFETs  with  a 
gate-drain (Miller) charge Q
GD
 substantially larger than the gate-source charge Q
GS
 
In order to guarantee a safe operation of the Q
GD
 protection, it is important to spend a few thoughts on 
the slope control setting. Please check your transistors’ data sheet for the gate-source charge Q
GS
 and 
the  gate-drain  charge  Q
GD
  (Miller  charge).  In  order  to  turn  on  the  MOSFET,  first  the  gate-source 
charge needs to be charged to the transistor’s gate. Now, the transistor conducts and switching starts. 
During  the  switching  event,  the  additional  Q
GD
  needs  to be  charged  to  the  gate  in  order  to complete 
the  switching  event.  Wherever  Q
GD
  is  larger  than  Q
GS
,  a  switching  event  of  the  complementary 
MOSFET  may  force  the  gate  of  the  switched  off  MOSFET  to  a  voltage  above  the  gate  threshold 
voltage. For  these  MOSFETs  the  Q
GD
  protection  ensures  a  reliable  operation,  as  long  as  the  slopes 
are not set too fast. 
 
 
Calculating the maximum slope setting for high Q
GD
 MOSFETs: 
 
Taking into account effects of the MOSFET bulk diode (compare chapter 5.2.7), the maximum slope of 
a MOSFET bridge  will be  around the double slope as calculated from the Miller charge and the gate 
current. Based on this, we can estimate the current required to hold the MOSFET safely switched off: 
 
During the bridge switching period, the driver must be able to discharge the difference of Q
GD
 and Q
GS
 
while maintaining a gate voltage below the threshold voltage.  
 
Therefore 
 
 
 
 
Thus the minimum value required for I
OFFQGD
 can be calculated: 
 
 
 
Where I
ON
 is the gate current set via R
SLP
, and I
OFFQGD
 is the Q
GD
 protection gate current.  
 
The  low  side  driver  has  a  lower  Q
GD
  protection  current  capability  than  the  high  side  driver,  thus  we 
need  to  check  the  low  side.  With  its  R
LSOFFQGD
  of  roughly  15  Ohm,  the  TMC603  can  keep  the  gate 
voltage to a level of: 
 
 
 
Now we just need to check U
GOFF
 against the MOSFETs output characteristics, to make sure, that no 
significant amount of drain current can flow. 
 
Example:  
A MOSFET, where QGD is 3 times larger than QGS is driven with 100mA gate current.  
 
 
 
The TMC603 thus can keep the gate voltage level to a maximum voltage of 
U
GOFF
 
= 133mA * 15Ω = 2V 
 
This is sufficient to keep the MOSFET safely off.