LT1160/LT1162：高效半/全橋N溝道功率MOSFET驅動器的設計與應用

在電子工程師的日常工作中，功率MOSFET驅動器的選擇和應用至關重要。今天，我們就來深入探討一下Linear Technology公司的LT1160/LT1162半/全橋N溝道功率MOSFET驅動器。

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一、產品概述

LT1160/LT1162是極具成本效益的半/全橋N溝道功率MOSFET驅動器。其浮動驅動器能夠驅動工作在高達60V高壓（HV）軌上的頂部N溝道功率MOSFET。內部邏輯可防止半橋中的功率MOSFET同時導通，獨特的自適應保護功能消除了兩個MOSFET的匹配要求，大大簡化了高效電機控制和開關調節(jié)器系統(tǒng)的設計。

二、關鍵特性

（一）電壓與驅動能力

• 浮動頂部驅動器可切換高達60V的電壓，能驅動頂部N溝道MOSFET的柵極，使其電壓高于負載HV電源。
• 工作電源電壓范圍為10V至15V，適用于多種電源環(huán)境。

（二）開關速度

在驅動10,000pF負載時，轉換時間僅為180ns，能夠滿足高速開關的需求。

（三）保護機制

• 自適應非重疊柵極驅動可防止直通電流，在高占空比時提供頂部驅動保護。
• 具有帶滯回的欠壓鎖定功能，在低電源或啟動條件下，主動將驅動器輸出拉低，防止功率MOSFET部分導通。

（四）輸入兼容性

支持TTL/CMOS輸入電平，方便與各種控制電路接口。

（五）引腳設計

提供單獨的頂部和底部驅動引腳，便于靈活設計。

三、應用領域

（一）PWM高電流感性負載控制

可有效控制高電流感性負載的脈寬調制，提高系統(tǒng)效率。

（二）電機控制

• 適用于半橋和全橋電機控制、三相無刷電機驅動，能夠實現(xiàn)精確的電機速度和扭矩控制。
• 在電機驅動應用中，單LT1160可控制半橋驅動單向旋轉的直流電機，提供運行、自由停車和快速停車三種模式；LT1162可驅動H橋輸出級，實現(xiàn)直流電機的雙向驅動。

（三）開關調節(jié)器

作為同步開關驅動器，可提高降壓（buck）開關調節(jié)器的效率，在大多數(shù)應用中可實現(xiàn)90% - 95%的高效率。對于低于10A的調節(jié)器，使用低 (R_{DS(ON)}) N溝道MOSFET可無需散熱片。

（四）其他應用

還可用于高電流傳感器驅動器和D類功率放大器等領域。

四、電氣特性

（一）絕對最大額定值

（二）電氣參數(shù)

在 (T{A}=25^{circ}C) 、 (V^{+}=V{BOOST}=12V) 、 (V{TSOURCE}=0V) 、 (C{GATE}=3000pF) 的測試條件下，部分關鍵參數(shù)如下：

• 直流電源電流：不同輸入狀態(tài)下，范圍在7 - 15mA之間。
• 升壓電流：典型值為4.5mA。
• 輸入邏輯低電平：最大為0.8V。
• 輸入邏輯高電平：最小為2V。

五、設計要點

（一）功率MOSFET選擇

由于LT1160/LT1162本身可保護頂部和底部MOSFET避免同時導通，因此在選擇MOSFET時，可根據工作電壓和 (R{DS(ON)}) 要求進行。對于LT1160最大運行HV電源60V的情況，MOSFET的 (BV{DSS}) 應在60V至100V之間。同時， (R_{DS(ON)}) 應根據所需的運行效率和最大MOSFET結溫來選擇。

（二）MOSFET并聯(lián)

當單個MOSFET的 (R_{DS(ON)}) 無法滿足設計要求時，可將兩個或多個MOSFET并聯(lián)。LT1160的頂部和底部驅動器可分別驅動五個并聯(lián)的功率MOSFET，但可能會導致開關速度略有下降。為防止高頻振蕩，每個MOSFET的柵極可串聯(lián)一個低阻值電阻（10Ω至47Ω）。

（三）柵極電荷和驅動器功耗

功率MOSFET的總柵極電荷 (Q_{G}) 是衡量驅動器負載的重要指標。在開關應用中，由于為MOSFET柵極充電所需的額外電源電流，實際電源電流會大于直流電氣特性給出的值。為防止超過最大結溫，必須在最大開關頻率下驅動所選MOSFET時驗證LT1160的電源電流。

（四）瞬態(tài)問題處理

在PWM應用中，為防止頂部漏極出現(xiàn)大的電壓瞬變，需使用低ESR電解電容器并返回電源地。此外，LT1160需要一個10μF的電容器緊密連接在引腳1和5之間（LT1162需要兩個10μF的電容器分別連接在引腳1和5、引腳7和11之間）。

六、典型應用電路

文檔中給出了多個典型應用電路，包括90%效率的40V至5V 10A低壓差電壓模式開關調節(jié)器、電流模式開關調節(jié)器以及200W D類10Hz至1kHz放大器等。這些電路為工程師提供了實際設計的參考。

七、總結

LT1160/LT1162半/全橋N溝道功率MOSFET驅動器憑借其出色的性能和豐富的保護功能，在電機控制、開關調節(jié)器等多個領域具有廣泛的應用前景。通過合理選擇功率MOSFET和優(yōu)化電路設計，工程師能夠充分發(fā)揮該驅動器的優(yōu)勢，實現(xiàn)高效、可靠的電子系統(tǒng)設計。

大家在實際應用中，有沒有遇到過類似驅動器的一些特殊問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。