ZHCSWL4 June 2024 LM5171
PRODUCTION DATA
LM5171 的每個通道都有一個穩(wěn)健的 5A(峰值)半橋驅(qū)動器,用于驅(qū)動外部 N 通道功率 MOSFET。如圖 6-14 所示,低側(cè)驅(qū)動器直接由 VCC 供電,高側(cè)驅(qū)動器由自舉電容器 CBT 供電。在低側(cè)驅(qū)動器導(dǎo)通期間,SW 引腳被下拉至 PGND,而 CBT 由 VCC 通過自舉二極管 DBT 供電。TI 建議為 CBT 選擇一個 0.1μF 或更大的陶瓷電容器,并為 DBT 選擇一個 1A 和 100V 額定值的超快速二極管。TI 還強(qiáng)烈建議用戶添加一個與 DBT 串聯(lián)的 2Ω 至 5Ω 電阻器 (RBT),以限制浪涌充電電流并提升高側(cè)驅(qū)動器的抗噪性能。
在降壓模式下的啟動期間,CBT 可能最初不會充電;然后 LM5171 會使高側(cè)驅(qū)動器輸出(HO1 和 HO2)保持關(guān)斷,并在連續(xù)周期內(nèi)發(fā)送寬度為 100ns 的 LO 脈沖給 CBT 預(yù)充電。當(dāng)自舉電壓大于 6.5V 的自舉 UV 閾值時,高側(cè)驅(qū)動器會在 HO1 和 HO2 引腳上輸出 PWM 信號以執(zhí)行正常的開關(guān)操作。如果自舉電壓在下降沿低于自舉 UV 閾值電壓,則相應(yīng)的 HO 輸出會拉至低電平,直到自舉電壓恢復(fù)為正常的 HO 開關(guān)脈沖。在正常降壓模式運(yùn)行期間,當(dāng) CBT 電壓降至 6.5V 自舉 UV 閾值以下時,會通過中斷正常的開關(guān)操作來啟動相同的預(yù)充電功能,直到自舉電壓恢復(fù)到 UV 閾值以上。這有助于防止功率 MOSFET 因柵極電壓不足而進(jìn)入線性模式。請注意,由于老化過程中的性能下降,MOSFET 的柵極閾值電壓可能會升至高達(dá) 6V。
在升壓模式下啟動和正常運(yùn)行期間,CBT 會通過低側(cè) MOSFET 的正常導(dǎo)通進(jìn)行自然充電,因此 LO 引腳上沒有這樣的 100ns 預(yù)充電脈沖。
為了防止在同一半橋臂上的高側(cè)和低側(cè)功率 MOSFET 之間發(fā)生擊穿,可以使用 DT 引腳選擇兩種類型的死區(qū)時間方案:可編程死區(qū)時間或內(nèi)置自適應(yīng)死區(qū)時間。
若要對死區(qū)時間進(jìn)行編程,請在 DT/SD 和 AGND 引腳之間放置一個電阻器 RDT,如圖 6-15 所示。
圖 6-16 中所示的死區(qū)時間 tDT 由方程式 14 確定:
請注意,該公式可用于將 tDT 編程為 15ns 和 200ns 之間。當(dāng)功率 MOSFET 連接到柵極驅(qū)動器時,其柵極輸入電容 CISS 會成為柵極驅(qū)動輸出的負(fù)載,且 HO 和 LO 壓擺率會下降,導(dǎo)致高側(cè)和低側(cè) MOSFET 之間的有效 tDT 降低。用戶必須評估有效的 tDT,確保其足以防止高側(cè)和低側(cè) MOSFET 之間發(fā)生擊穿。
未使用 DT 編程功能時,只需將 DT/SD 引腳連接至 VDD(如圖 6-17 所示),即可激活內(nèi)置自適應(yīng)死區(qū)時間。實現(xiàn)自適應(yīng)死區(qū)時間的方法是由同一半橋開關(guān)橋臂的另一個驅(qū)動器(LO 或 HO)實時監(jiān)測驅(qū)動器(HO 或 LO)的輸出,如圖 6-17 和圖 6-18 所示。僅當(dāng)驅(qū)動器的輸出電壓降至 1.5V 以下時,另一個驅(qū)動器才會開始導(dǎo)通。如果使用串聯(lián)柵極電阻器,或者柵極驅(qū)動器的 PCB 布線由于布局設(shè)計不良而具有過大的阻抗,則自適應(yīng)死區(qū)時間的有效性會大大降低。