快速发布采购 管理采购信息

UCC37323/4/5系列高速双MOSFET驱动器

时间:2019-11-7, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特征
行业标准插针
米勒高原地区4a的大电流驱动能力±
即使在低电源电压下也能有效地恒流源
与电源电压无关的TTL/CMOS兼容输入
在1.8 nF负载下,20 ns典型上升时间和15 ns典型下降时间
典型传输延迟时间:输入下降时为25 ns,输入上升时为35 ns
4-V至15-V电源电压
供电电流0.3毫安
双输出可并联
驱动电流
提供热增强型MSOP PowerPAD组件,带4.7C/W jc商标°θ
额定温度-40C至85C°°
采用双极和CMOS晶体管并联的TrueDrive输出结构
应用
开关电源
DC/DC转换器
电动机控制器
线路驱动器
D类开关放大器
说明
UCC37323/4/5系列高速双MOSFET驱动器可将大峰值电流输入电容性负载。提供三种标准逻辑选项:双逆变、双不逆变和一个逆变和一个不逆变驱动器热增强的8针PowerPADMSOP封装(DGN)大大降低了热阻,提高了长期可靠性它也在标准SOIC-8(D)或PDIP-8(P)封装中提供。商标
这些驱动器采用了一种固有的最小穿透电流的设计,在磨坊机最需要的地方提供4 a的电流
方块图

应用程序信息
一般信息
高频电源通常需要高速大电流驱动器,如UCC37323/4/5系列一个主要的应用是需要在控制IC的PWM输出和主功率MOSFET或IGBT开关器件的栅极之间提供高功率缓冲级在其它情况下,驱动IC用于通过驱动变压器驱动功率器件栅极同步整流电源还需要同时驱动多个设备,这些设备会给控制电路带来非常大的负载。
当由于一个或多个原因无法使主PWM调节器IC直接驱动开关器件时,使用驱动ICPWM集成电路可能不具备预期开关MOSFET所需的强力驱动能力,限制了应用中的开关性能在其他情况下,可能希望通过将大电流驱动器物理靠近负载来最小化高频开关噪声的影响此外,以最高工作频率为目标的新型集成电路可能根本不包含板载栅极驱动器它们的PWM输出仅用于驱动驱动器(如UCC37323/4/5)的高阻抗输入最后,控制IC可能由于功耗而受到热应力,并且外部驱动器可以通过将热量从控制器移动到外部封装来帮助。
输入级
输入阈值在整个V电压范围内具有3.3-V逻辑灵敏度;但它与0 V至V信号同样兼容。尽职调查尽职调查
UCC37323/4/5系列驱动器的输入端设计为能够承受500毫安的反向电流,而不会对集成电路造成任何损坏每个驱动器的输入级应该由具有短上升或下降时间的信号驱动该条件在典型的电源应用中得到满足,其中输入信号由具有快速转换时间(<200ns)的PWM控制器或逻辑门提供驱动器的输入级起着数字门的作用,它们不适用于当达到输入部分的逻辑阈值时,使用缓慢变化的输入电压来产生开关输出的应用虽然这可能不会对驱动器有害,但驱动器的输出可能会以高频反复切换。
用户不应试图改变驱动器的输入信号,以降低(或延迟)输出信号的速度如果需要限制功率器件的上升或下降时间,则限制功率器件的上升或下降时间,则可以在驱动器的输出和负载器件(通常是功率MOSFET栅极)之间添加外部电阻外部电阻器也有助于消除集成电路封装的功耗,如热因素一节所述。
输出级
UCC37323的反向输出和UCC37325的输出旨在驱动外部P通道mosfetUCC37324的非转换输出和UCC37325的输出旨在驱动外部N通道mosfet。
每个输出级都能向VDD和GND提供±4-A的峰值电流脉冲和振荡驱动器的上/下拉电路由双极晶体管和MOSFET晶体管并联构成峰值输出电流额定值是来自双极晶体管和MOSFET晶体管的组合电流当驱动器输出上的电压小于双极晶体管的饱和电压时,输出电阻是MOSFET晶体管的R由于内部MOSFET的体二极管,每个输出级还提供非常低的过冲和过冲阻抗这意味着在许多情况下,不需要外部肖特基钳位二极管。DS(开)
UCC37323系列提供4-A栅极驱动,在Miller高原地区的MOSFET开关转换过程中最需要它,从而提高效率一个独特的双极和MOSFET混合输出级并联也允许在低电源电压下有效的电流源。
米勒高原期间的源/汇能力
大功率mosfet给控制电路带来很大的负载高效、可靠的操作需要适当的驱动UCC3323/4/5驱动器已被优化以在切换过渡的Miller高原区域期间提供最大功率到功率MOSFET。当漏极电压在电源拓扑所规定的电压电平之间摆动时,发生该间隔,要求用驱动IC提供或移除的电流对漏极栅极电容进行充电/放电[一]
两个电路用于测试UCC37323驱动器的电流能力在每种情况下,外部电路被添加到钳位输出接近5伏,而IC是下沉或源电流250 ns的输入脉冲以1 kHz的频率施加在相应试验的适当极性上在每次测试中,都有一个瞬态,电流达到峰值,然后稳定到稳态值所记录的电流测量是在施加输入脉冲后200 ns的时间进行的,在初始瞬态之后。
第一个电路用于验证驱动器输出钳制在5V左右时的电流吸收能力,这是米勒平台区域的典型门源电压值发现UCC37323在V=15V时下沉4.5A,在V=12V时下沉4.28A。尽职调查尽职调查

应用程序信息
电路用于测试电流源的能力,输出钳制在5V左右,使用一组齐纳二极管UCC37323在VDD=15V时为4.8A,在VDD=12V时为3.7A。

应该注意的是,在较低的VDD下,电流接收能力略强于电流源能力这是由于双极MOSFET功率输出部分的结构不同,其中电流源是P沟道MOSFET,而电流接收器是N沟道MOSFET。
在大多数应用中,驱动器的关闭能力强于打开能力是有利的这有助于确保MOSFET在公共电源瞬变期间保持关闭,这可能会使器件重新打开。
并行输出
通过将INA/INB输入和OUTA/OUTB输出连接在一起,A和B驱动器可以组合成单个驱动器然后,单个信号可以控制并行组合

应该注意的是,在较低的VDD下,电流接收能力略强于电流源能力这是由于双极MOSFET功率输出部分的结构不同,其中电流源是P沟道MOSFET,而电流接收器是N沟道MOSFET。
在大多数应用中,驱动器的关闭能力强于打开能力是有利的这有助于确保MOSFET在公共电源瞬变期间保持关闭,这可能会使器件重新打开。
并行输出
通过将INA/INB输入和OUTA/OUTB输出连接在一起,A和B驱动器可以组合成单个驱动器然后,单个信号可以控制并行组合

工作波形和电路布局
一个驱动器(8针集成电路的1/2)驱动10nF负载时可以实现的电路性能输入脉冲宽度(未显示)设置为300 ns,以显示输出波形中的两个跃迁注意开关波形的线性上升和下降边缘这是由于驱动器的恒定输出电流特性,而不是传统的基于MOSFET的栅极驱动器的电阻输出阻抗。

在高频工作的功率驱动器中,在没有过冲/过冲和振铃的情况下获得干净的波形是一个巨大的挑战这些驱动器的低输出阻抗产生高di/dt的波形这往往会在寄生感应中引起振铃在电路布局中必须格外小心将驱动器IC尽可能靠近引线连接是有利的驱动芯片的版图在输出端的另一侧有接地,因此接地应尽可能宽地连接到旁路电容器和带铜线的负载上这些连接还应与一个小的封闭回路面积,以尽量减少电感。
视频显示器
尽管静态VDD电流很低,但总电源电流将更高,这取决于OUTA和OUTB电流以及编程振荡器频率总VDD电流是静态VDD电流和平均输出电流之和已知工作频率和MOSFET栅极电荷(Qg),平均输出电流可由以下公式计算:
I=Qg x f,其中f是频率出局
为了获得最佳的高速电路性能,建议使用两个V旁路电容器来防止噪声问题强烈建议使用表面安装组件0.1微米的陶瓷电容器应位于离VDD接地连接最近的位置此外,应并联一个具有相对较低ESR的较大电容器(例如1-μF),以帮助将高电流峰值传递给负载在驱动器应用中,电容器的并联组合应呈现预期电流水平的低阻抗特性。尽职调查
驱动电流和功率要求
UCC37323/4/5系列驱动器能够向MOSFET栅极输出4-A的电流,持续数百纳秒需要高峰值电流才能快速打开设备然后,要关闭设备,需要驱动器将类似数量的电流接地这在电源设备的工作频率上重复本讨论使用MOSFET是因为它是高频功率转换设备中最常用的开关器件。
参考文献1和2讨论了驱动功率MOSFET和其他电容输入开关器件所需的电流参考文献2包括关于上一代双极IC栅极驱动器的信息。
当一个驱动芯片在一个离散的电容性负载下进行测试时,计算偏置电源所需的功率是一件相当简单的事情必须从偏压电源转移给电容器充电的能量由以下公式给出:
E类C V,其中C是负载电容器,V是为驱动器供电的偏压。
当电容器放电时,有等量的能量转移到地上这会导致以下情况造成功率损失:
第2页CVf,其中f是开关频率。
这种能量在电路的电阻元件中消散因此,在驱动器和栅极之间没有外部电阻,这种功率在驱动器内部耗散总功率的一半在电容器充电时消散,另一半在电容器放电时消散使用上一个栅极驱动波形的条件的实际例子应该有助于澄清这一点。
当V==10nF,f=300kHz时,功率损耗可计算为:尽职调查12伏,C装载
P=10nF x(12)x(300kHz)=0.432W2
对于12伏电源,这相当于:
0.036伏12伏P 0.432瓦
从电源测得的实际电流为0.037a,与预测值非常接近但是,应该考虑由于IC内部消耗而产生的I电流无负载时,集成电路的电流消耗为0.0027A。在这种情况下,输出上升和下降的时间比负载时快由于驱动器输出级的交叉传导,这可能导致几乎不重要但可测量的电流然而,这些微小的电流差异隐藏在高频开关尖峰中,超出了基本实验室装置的测量能力在10nF负载下测得的电流与预期值相当接近。尽职调查
功率MOSFET产生的开关负载可以通过检测开关器件所需的栅极电荷而转换成等效电容这种栅极电荷包括输入电容加上在开关状态之间摆动器件漏极所需的附加电荷的影响大多数制造商提供的规格,提供典型和最大的栅极电荷,在NC,开关设备在规定的条件下。使用栅极电荷Qg,可以确定电容器充电时必须消耗的功率这是通过使用等效Qg=CeffV来提供以下功率方程来实现的:
P C V 2 f Qg f型
该方程允许功率设计者计算在特定偏置电压下驱动特定MOSFET栅极所需的偏置功率。
热信息
驱动器的使用范围受负载的驱动功率要求和集成电路封装的热特性的影响很大为了使功率驱动器在特定的温度范围内发挥作用,封装必须能够有效地去除产生的热量,同时将结温保持在额定范围内UCC37323/4/5系列驱动程序有三种不同的软件包,可满足一系列应用要求。
如功耗额定值表所示,SOIC-8(D)和PDIP-8(P)封装的功率额定值均为0.5W左右,T=70°C。此限制与表中给出的功率降额系数一起施加注意,在我们前面的例子中,功率损耗为0.432w,负载为10nf,12vdd,开关频率为300khz因此,即使两个板载驱动程序并行,也只能使用D或P包驱动这种大小的一个负载散热困难限制了旧包装中的驱动器可用性。一个MSOP PowerPAD-8(DGN)封装通过提供一种有效的方法来消除半导体结的热量,从而大大减轻了这种担忧如参考文献3所示,PowerPAD封装提供了一个暴露在封装底部的引线框架模垫该焊盘直接焊接到IC封装正下方的PC板上的铜上,从而将Θjc降低到4.7°C/W。参考文献3中提供的数据表明,与标准封装相比,在PowerPAD配置中,功耗可以增加四倍PC板必须设计有散热片和散热孔,以完成散热子系统,如参考文献4所述这使得散热性能比D或P封装的散热性能有了显著的提高,并且显示出D和P封装的功率性能提高了一倍以上。
注:
电源板未直接连接到封装的任何引线然而,其电性和热性连接到作为装置的接地的基板。
参考文献
1. 电源研讨会SEM-1400主题2:高速MOSFET栅极驱动电路的设计和应用指南,作者:Laszlo Balogh,德克萨斯仪器文献号:SLUP133。
2. 应用说明,高性能MOSFET、IGBT和MCT栅极驱动电路的实际考虑,作者:Bill Andreycak,德克萨斯仪器文献号:SLUA105
3. 技术简介,PowerPad热增强组件,德州仪器文献号SLMA002
4. 应用简介,PowerPAD Make Easy,德州仪器文献编号:SLMA004

营销状态值定义如下
编号:不建议用于新设计设备正在生产中以支持现有客户,但TI不建议在新设计中使用这部分。
预览:设备已发布,但尚未投入生产样品可能有,也可能没有过时:TI已停止生产该设备。
待定:未定义无铅/绿色转换计划。
无铅(RoHS):钛的术语“无铅”或“无铅”是指与所有6种物质的当前RoHS要求兼容的半导体产品,包括在均质材料中铅的重量不超过0.1%的要求如果设计用于高温焊接,则无钛铅产品适用于指定的无铅工艺。
无铅(RoHS豁免):此组件对1)模具和封装之间使用的铅基倒装芯片焊点,或2)模具和引线框架之间使用的铅基模具粘合剂具有RoHS豁免如上文所定义,该组件被视为无铅(RoHS兼容)。
绿色(RoHS和无Sb/Br):TI将“绿色”定义为不含铅(RoHS兼容),不含溴(Br)和锑(Sb)阻燃剂(Br或Sb在均质材料中重量不超过0.1%)
MSL,最高温度--根据JEDEC行业标准分类和峰值焊料温度的水分敏感度等级。
重要信息和免责声明:本页提供的信息代表了TI在提供之日的知识和信念TI的知识和信念基于第三方提供的信息,对此类信息的准确性不作任何陈述或保证目前正在努力更好地整合来自第三方的信息TI已采取并将继续采取合理措施,提供具有代表性和准确的信息,但可能尚未对来料和化学品进行破坏性试验或化学分析TI和TI供应商认为某些信息是专有的,因此CAS号和其他有限的信息可能无法发布。
在任何情况下,TI因此类信息而产生的责任均不得超过本文件中所述TI部件的总购买价格,该部件由TI每年出售给客户。

技术文章分类
相关技术文章