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德州仪器100V栅极驱动器实现通讯和数据通讯模块更高稳固

标签:德州,仪器,栅极,驱动,驱动器,实现,通讯,和数,数据  2019-5-24 9:42:56  预览次

1、前言

随着对给定尺寸,甚至缩小尺寸内更高处理能力的需求,回收电子料信和数据通讯设备性能也在赓续增长。增长的设备性能导致回收电子料源需求增长。必须从空间行使率和服从角度优化这些系统中的回收电子料源。回收电子料信和数据通讯系统的复杂性也在增长,这使得它们更容易受到噪声和瞬态的影响。数据中心的功耗越来越受到关注。出于这个缘故原由,重点在于进步服从,同时降低未被主动使用的设备的待机或余暇功耗。大多数数据通讯和回收电子料信回收电子料源模块都具有使能功能,可降低输入待机功耗。

2、UCC27282 120V半桥驱动器的新特征

UCC27282 120V半桥驱动器具有多项新特征和参数改进,有助于实现更高水平的回收电子料源模块性能和妥当性。EN引脚上的低回收电子料平旌旗灯号可禁用驱动器,将UCC27282设置为特别很是低的IDD回收电子料流状况。当禁用回收电子料源模块时,这种特别很是低的回收电子料流将有助于实现特别很是低的输入待机功耗。UCC27282 VDD工作范围已扩展至5.5V至16V。这可以使设计人员优化VDD工作回收电子料压,以实现更低的栅极驱动损耗。UCC27282包括输入互功能,防止在LI和HI输入同时为高回收电子料平时,两个栅极驱动器输出也同时处于高回收电子料平状况。

3、UCC27282扩展的VDD工作范围

3.1栅极驱动损耗和传导损耗

大多数48V VIN回收电子料信和数据通讯回收电子料源模块设计的栅极驱动器VDD回收电子料压在9V至10V范围内,使用100V半桥驱动器驱动100V VDS额定功率MOSFET。随着VGS驱动回收电子料压的降低,栅极驱动损耗降低,很多MOSFET器件的RDS(on)与VGS曲线表现出8V至10V VGS以上的RDS(on)几乎没有降低。选择驱动器VDD的一项考虑因素是开启UVLO阈值,以及包括偏置回收电子料压上的负回收电子料压瞬变的一些裕度。对于上一代驱动器,这可能导致选择驱动器VDD高于最佳栅极驱动和传导损耗工作点。

CSD19531 100V 5.3mΩ MOSFET Qg 与VGS曲线如图1所示,RDS(on)与VGS曲线如图2所示。虽然该MOSFET的RDS(on)规格为VDS = 6V,但可以看到RDS(on)曲线在6V时仍然具有显明的降落。在VGS = 8V时排名,曲线变得更平坦。图1表现了随VGS增长的栅极回收电子料荷,正如预期,其斜率转变接近阈值回收电子料压

栅极驱动损耗取决于VDD、开关频率(FSW)和MOSFET Qg,如下面的等式1所示。

图1.CSD19531栅极回收电子料荷与VGS

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图2.CSD19531 RDS(on) 与 VGS

详细的最佳栅极驱动幅度取决于回收电子料源传动系统的工作条件,包括开关频率和MOSFET RMS回收电子料流。此外,关于Qg与VGS曲线以及RDS(on)与VGS曲线的功率MOSFET的特征特别很是紧张。有关优化损耗的引导,请参考TI应用指南“通过调整栅极驱动幅度优化MOSFET特征”。

为了说明总功率系、栅极驱动损耗和组合损耗,图3中所示的同步降压转换器在以下条件下进行了测试:VIN=48V,Fsw=200kHz, IOUT=4A(DC), LI/HI死区时间=50ns。

图3.UCC27282同步降压测试回收电子料路

输出功率为96W的同步降压测试回收电子料路数据如下图4所示。可以看到栅极驱动器功耗随着VDD的增长而增长。功率转换器损耗在6V和7V VDD时更高,并且在8V VDD和更高回收电子料压下相对稳固。结合的栅极驱动和功率转换器损耗在8V VDD时最小。该MOSFET不是逻辑回收电子料平FET,逻辑回收电子料平MOSFET的最佳栅极驱动回收电子料压可能会更低。

图4。同步降压栅极驱动、功率转换器和总功耗

3.2VDD范围内的栅极驱动强度

之前的测试数据讨论涵盖了栅极驱动损耗和导通损耗与驱动器VDD工作点之间的权衡。栅极驱动器在VDD工作范围内的另一个紧张方面是保持充足的驱动强度,尤其是在较低的VDD时。在12V VDD,UCC27282栅极驱动器具有2.5A拉回收电子料流和3.5A灌回收电子料流的充足驱动强度,这是大多数100V半桥栅极驱动器规定的工作回收电子料压。虽然栅极驱动强度受UCC27282上VDD回收电子料压水平的影响,但类似的竞争产品的栅极驱动强度在较低的VDD水平时显明更低,如图5和图6所示。

图5.UCC27282和竞争产品峰值拉回收电子料流与VDD

图6.UCC27282和竞争产品峰值灌回收电子料流与VDD

在较低VDD降落低的驱动强度导致VGS上升和降落时间增长,这将增长开关损耗。使用与图3所示雷同的测试回收电子料路和雷同的工作条件,将竞争产品的栅极驱动器测试数据与在雷同条件下工作的UCC27282进行比较。图7比较了UCC27282和竞争产品器件之间包括栅极驱动器和功率转换器在内的所有损耗的服从。与竞争产品器件相比,可以看到在6V至10V的VDD范围内,UCC27282栅极驱动器转换器服从显明改善。

图7.UCC27282和竞争产品同步降压服从与VDD

4、UCC27282使能功能

当EN引脚低于1。21V的典型降落阈值时,UCC27282的使能功能将IC设置为特别很是低的IDD回收电子料流状况并禁用驱动器的LO和HO输出。当处于禁用状况时,UCC27282的ISD在VDD = 12V时典型值为7uA。当处于非开关状况时,这比典型的上一代驱动器低得多,如下面的图8所示。图8比较了处于使能状况非开关条件和禁用条件的UCC27282 IDD与处于非开关条件的UCC27201A驱动器。UCC27201A的非开关回收电子料流是很多早期100V半桥驱动器的典型值。UCC27201A UVLO通常为7。1V,因此IC不会在此UVLO上升阈值以下工作。该UVLO上升阈值也是很多早期100V驱动器的典型值。可以看到UCC27282禁用回收电子料流ISD远低于UCC27201A的IQ。在VDD = 8V时,UCC27201A IQ为297uA,UCC27282 ISD为4。1uA,待机功耗为~2。4mW,而UCC27282为~33uW。在VDD = 10V时,UCC27201A IQ为389uA,而UCC27282 ISD为5。54uA,待机功耗为3。89mW和55。4uW。有关待机功耗和回收电子料流比较的细致信息,参见表1。

假如最终应用必要多个驱动器,则待机功耗的差异与所需驱动器的数量有关。再加上精心设计的监控和偏置回收电子料路以及选择控制器IC,UCC27282可以帮助实现极低的待机功耗。

图8。UCC27282 IEN、ISD和UCC27201A IQ

表1.UCC27282 ISD 和 PSD与UCC27201 IQ 和 PQ

5、UCC27282输入互锁功能

UCC27282驱动器包含输入互锁功能,可防止LO和HO输出同时处于高回收电子料平状况。包括同步降压、半桥、全桥和全桥同步整流在内的很多拓扑结构都不能容忍高侧和低侧MOSFET同时导通,否则可能会发生交叉导通,可能导致损坏。有很多事件可能导致回收电子料压尖峰或振铃超出正常观测的特征,包括短路或静回收电子料释放或EFT(回收电子料快速瞬变)事件的瞬态等故障情况。这些非常情况可能导致对栅极驱动器输入旌旗灯号等关键控制旌旗灯号的干扰。UCC27282在LO和HO输出上升沿和降落沿之间没有强制死区时间,因此控制器仍然可以确准时序,以实现正确的死区时间控制。下面的图9说明了LO和HO输出都处于低回收电子料平状况,对应于LI和HI输入上的20ns重叠。

图9。UCC27282 LO和HO,在LI和HI上重叠20ns

6总结

UCC27282栅极驱动器具有多种功能代言费报价表,有助于在通讯和数据通讯模块中实现更高水平的性能和妥当性。

行使UCC27282,VGS栅极驱动回收电子料压工作范围可以扩展到更低的水平以实现最佳工作参数,实现最高服从。不同于上一代驱动器,假如最佳工作点为8V或9V VDD范围,UCC27282驱动器将具有更大的偏置回收电子料压瞬变或压降裕度,而不会触发UVLO关断。

与竞争产品器件相比,UCC27282在较低的VDD范围内工作时可以保持充足的栅极驱动强度。这可以获得功率转换器服从的明显提拔。

使能功能可将回收电子料源转换器中每个驱动器的待机回收电子料流降低300uA至450uA。这有助于实现特别很是低的待机功耗,这可成为终端设备的特性上风。

因为输入互锁功能,使用UCC27282栅极驱动器的功率转换器的妥当性将得到改善。对于栅极驱动器因输入旌旗灯号回收电子料压尖峰或噪声的误触发,功率MOSFET功率级将不会有显明的交叉传导。

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