LT1336：高效半橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的全面解析

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，選擇一款合適的功率MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討Linear Technology公司推出的LT1336，一款具有諸多出色特性的半橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。

文件下載：LT1336.pdf

一、產(chǎn)品概述

LT1336是一款經(jīng)濟(jì)高效的半橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片。其浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)最高60V（絕對(duì)最大值）高壓（HV）軌上的頂部N溝道功率MOSFET。在PWM操作中，片上開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器即使在接近和達(dá)到100%占空比時(shí)，也能維持自舉電容的電荷。同時(shí)，內(nèi)部邏輯可防止半橋中的功率MOSFET同時(shí)導(dǎo)通，其獨(dú)特的自適應(yīng)保護(hù)功能消除了兩個(gè)MOSFET的匹配要求，大大簡(jiǎn)化了高效電機(jī)控制和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在低電源或啟動(dòng)條件下，欠壓鎖定會(huì)主動(dòng)將驅(qū)動(dòng)器輸出拉低，防止功率MOSFET部分導(dǎo)通，0.5V的遲滯特性即使在電源緩慢變化時(shí)也能確?？煽窟\(yùn)行。

二、產(chǎn)品特性

1. 高電壓驅(qū)動(dòng)能力：浮動(dòng)頂部驅(qū)動(dòng)器可開(kāi)關(guān)高達(dá)60V的電壓。
2. 內(nèi)部升壓穩(wěn)壓器：支持直流操作，在高占空比下仍能維持頂部驅(qū)動(dòng)。
3. 快速轉(zhuǎn)換時(shí)間：驅(qū)動(dòng)10,000pF負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間僅180ns。
4. 自適應(yīng)非重疊柵極驅(qū)動(dòng)：有效防止直通電流。
5. TTL/CMOS輸入電平：方便與各種控制電路接口。
6. 欠壓鎖定與遲滯功能：增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
7. 寬電源電壓范圍：工作電源電壓為10V至15V。
8. 獨(dú)立的頂部和底部驅(qū)動(dòng)引腳：便于靈活設(shè)計(jì)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

LT1336的應(yīng)用非常廣泛，包括但不限于以下幾個(gè)方面：

1. PWM高電流電感負(fù)載：如開(kāi)關(guān)電源中的電感負(fù)載控制。
2. 半橋和全橋電機(jī)控制：用于直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等的驅(qū)動(dòng)。
3. 同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器：提高電源轉(zhuǎn)換效率。
4. 三相無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)：實(shí)現(xiàn)高效的電機(jī)控制。
5. 高電流傳感器驅(qū)動(dòng)器：為傳感器提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流。
6. D類功率放大器：提升音頻放大的效率。

四、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓（引腳2、10）：20V
• 升壓電壓：75V
• 峰值輸出電流（<10μs）：1.5A
• 輸入引腳電壓：–0.3V至V+ + 0.3V
• 頂部源極電壓：–5V至60V
• 升壓至源極電壓（VBOOST – VTSOURCE）：–0.3V至20V

（二）電氣參數(shù)

文檔中詳細(xì)列出了各種電氣參數(shù)，如直流電源電流、升壓電流、輸入邏輯電平、欠壓閾值、開(kāi)關(guān)飽和電壓等。這些參數(shù)在不同的條件下有不同的取值范圍，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理選擇。例如，在V+ = 15V，VINTOP = 0.8V，VINBOTTOM = 2V的條件下，直流電源電流IS的典型值為15mA，最大值為20mA。

五、引腳功能

1. ISENSE（引腳1）：升壓穩(wěn)壓器ISENSE比較器輸入。通過(guò)在引腳1和V +之間放置一個(gè)RSENSE電阻，可以設(shè)置最大峰值電流。如果不使用升壓穩(wěn)壓器，該引腳可以懸空。
2. SV+（引腳2）：主信號(hào)電源。必須與信號(hào)接地引腳6緊密去耦。
3. INTOP（引腳3）：頂部驅(qū)動(dòng)器輸入。當(dāng)引腳4為高電平時(shí)，引腳3禁用。一個(gè)3k的輸入電阻和一個(gè)5V的內(nèi)部鉗位可以防止輸入晶體管飽和。
4. INBOTTOM（引腳4）：底部驅(qū)動(dòng)器輸入。當(dāng)引腳3為高電平時(shí)，引腳4禁用。同樣有3k輸入電阻和5V內(nèi)部鉗位。
5. UVOUT（引腳5）：欠壓輸出。當(dāng)V +下降到欠壓閾值以下時(shí)，集電極開(kāi)路NPN輸出導(dǎo)通。
6. SGND（引腳6）：小信號(hào)接地。必須與其他接地分開(kāi)布線到系統(tǒng)接地。
7. PGND（引腳7）：底部驅(qū)動(dòng)器電源接地。連接到底部N溝道MOSFET的源極。
8. BGATEFB（引腳8）：底部柵極反饋。必須直接連接到底部功率MOSFET的柵極。在引腳8放電到2.5V以下之前，頂部MOSFET的導(dǎo)通將被抑制。
9. BGATEDR（引腳9）：底部柵極驅(qū)動(dòng)。是底部MOSFET的高電流驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。如果使用柵極電阻，應(yīng)插入引腳9和MOSFET柵極之間。
10. PV+（引腳10）：底部驅(qū)動(dòng)器電源。必須連接到與引腳2相同的電源。
11. TSOURCE（引腳11）：頂部驅(qū)動(dòng)器返回。連接到頂部MOSFET的源極和自舉電容的低端。
12. TGATEFB（引腳12）：頂部柵極反饋。必須直接連接到頂部功率MOSFET的柵極。在VTGATE FB – VTSOURCE放電到2.9V以下之前，底部MOSFET的導(dǎo)通將被抑制。
13. TGATEDR（引腳13）：頂部柵極驅(qū)動(dòng)。是頂部MOSFET的高電流驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。使用柵極電阻時(shí)插入引腳13和MOSFET柵極之間。
14. BOOST（引腳14）：頂部驅(qū)動(dòng)器電源。連接到自舉電容的高端。
15. SWGND（引腳15）：升壓穩(wěn)壓器接地。必須與其他接地分開(kāi)布線到系統(tǒng)接地。如果不使用升壓穩(wěn)壓器，該引腳可以懸空。
16. SWITCH（引腳16）：升壓穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)。連接到升壓穩(wěn)壓器網(wǎng)絡(luò)的電感/二極管。如果不使用升壓穩(wěn)壓器，該引腳可以懸空。

六、工作原理

（一）基本操作

LT1336包含兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)通道，具有獨(dú)立的輸入和輸出。輸入與TTL/CMOS兼容，能夠承受高達(dá)V+的輸入電壓，輸入閾值為1.4V，具有300mV的遲滯。兩個(gè)通道均為非反相驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部邏輯確保在任何輸入條件下，兩個(gè)輸出不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。當(dāng)兩個(gè)輸入都為高電平時(shí)，兩個(gè)輸出都被主動(dòng)拉低。

（二）升壓穩(wěn)壓器

內(nèi)部開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器允許從PWM平穩(wěn)過(guò)渡到直流操作。在PWM操作中，每次頂部源極引腳變低時(shí)，自舉電容都會(huì)充電。當(dāng)占空比接近100%時(shí)，輸出脈沖寬度變窄，為上部MOSFET柵極提供升高電源的時(shí)間不足。當(dāng)自舉電容兩端的電壓降至10.6V以下時(shí)，基于電感的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器啟動(dòng)，接管自舉電容的充電。

（三）浮動(dòng)電源的獲取

1. 升壓拓?fù)?/strong>：適用于開(kāi)關(guān)頻率始終高于10kHz且占空比不超過(guò)90%的應(yīng)用。只需一個(gè)電阻、一個(gè)小電感、一個(gè)二極管和一個(gè)電容。但高壓軌不能超過(guò)40V，以避免內(nèi)部NPN開(kāi)關(guān)的集電極 - 基極擊穿電壓。推薦的電流感測(cè)電阻、電感和自舉電容值分別為2Ω、200μH和1μF。
2. 反激拓?fù)?/strong>：適用于高壓軌大于40V的應(yīng)用。需要一個(gè)電阻、一個(gè)二極管、一個(gè)1:1匝數(shù)比的小變壓器和一個(gè)電容。假設(shè)理想變壓器，開(kāi)關(guān)兩端的最大電壓約為V + + 11.3V。非理想變壓器中的漏感會(huì)在開(kāi)關(guān)打開(kāi)瞬間產(chǎn)生過(guò)壓尖峰，可以使用緩沖網(wǎng)絡(luò)或齊納二極管進(jìn)行鉗位。