ON Semiconductor FAN7081-GF085 高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器:設(shè)計(jì)與應(yīng)用解析
一、引言
在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域,高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng) MOSFET 或 IGBT 等功率器件的關(guān)鍵組件。ON Semiconductor(現(xiàn) onsemi)推出的 FAN7081-GF085 高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器,以其出色的性能和特性,在諸多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。本文將深入解析該驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)、參數(shù)及應(yīng)用,為電子工程師的設(shè)計(jì)工作提供有價(jià)值的參考。
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二、FAN7081-GF085 概述
2.1 產(chǎn)品特性
- AEC Q100 認(rèn)證:符合汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),具備高可靠性,適用于汽車(chē)電子等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。
- 浮動(dòng)通道設(shè)計(jì):采用浮動(dòng)通道設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)高達(dá) +600V 的自舉操作,能夠在高電壓環(huán)境下穩(wěn)定工作。
- 負(fù)瞬態(tài)電壓耐受性:VS 引腳對(duì)負(fù)瞬態(tài)電壓具有良好的耐受性,同時(shí)具備 dV/dt 免疫能力,有效減少噪聲干擾。
- 寬電源范圍:柵極驅(qū)動(dòng)電源范圍為 10V 至 20V,為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。
- 欠壓鎖定(UVLO):內(nèi)置 UVLO 電路,當(dāng) VCC 和 VBS 低于指定閾值電壓時(shí),可防止驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
- CMOS 施密特觸發(fā)輸入:輸入采用 CMOS 施密特觸發(fā)方式,并帶有上拉電阻,邏輯輸入與標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容。
- 反相輸出:高側(cè)輸出與輸入反相,方便工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。
2.2 典型應(yīng)用
- 柴油和汽油噴射器/閥門(mén):可用于控制柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射器和閥門(mén),實(shí)現(xiàn)精確的燃油噴射控制。
- MOSFET 和 IGBT 高側(cè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用:為 MOSFET 和 IGBT 提供高電壓、高速的驅(qū)動(dòng)能力,廣泛應(yīng)用于功率轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制等領(lǐng)域。
三、產(chǎn)品規(guī)格與參數(shù)
3.1 訂購(gòu)信息
| 器件型號(hào) |
封裝形式 |
工作溫度范圍 |
| FAN7081M-GF085 |
SOIC-8 |
-40°C ~ 125°C |
| FAN7081MX-GF085 |
SOIC-8 |
-40°C ~ 125°C |
3.2 引腳定義
| 引腳編號(hào) |
引腳名稱 |
I/O 屬性 |
引腳功能描述 |
| 1 |
VCC |
P |
驅(qū)動(dòng)器電源電壓 |
| 2 |
IN |
I |
高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)輸出的邏輯輸入,與 HO 反相 |
| 3 |
COM |
P |
接地 |
| 4 |
NC |
- |
未連接 |
| 5 |
NC |
- |
未連接 |
| 6 |
VS |
P |
MOSFET 源極連接的高側(cè)浮動(dòng)偏移 |
| 7 |
HO |
A |
MOSFET 柵極連接的高側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出 |
| 8 |
VB |
P |
驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)電源 |
3.3 絕對(duì)最大額定值
| 參數(shù) |
符號(hào) |
最小值 |
最大值 |
單位 |
| 高側(cè)浮動(dòng)電源偏移電壓 |
VS |
VB - 25 |
VB + 0.3 |
V |
| 高側(cè)浮動(dòng)電源電壓 |
VB |
-0.3 |
625 |
V |
| 高側(cè)浮動(dòng)輸出電壓 |
VHO |
Vs - 0.3 |
VB + 0.3 |
V |
| 電源電壓 |
VCC |
-0.3 |
25 |
V |
| IN 輸入電壓 |
VIN |
-0.3 |
Vcc + 0.3 |
V |
| 功率耗散 |
Pd |
- |
0.625 |
W |
| 結(jié)到環(huán)境的熱阻 |
Rthja |
- |
200 |
°C/W |
| 靜電放電電壓(人體模型) |
VESD |
1K |
- |
V |
| 充電設(shè)備模型 |
VCDM |
500 |
- |
V |
| 結(jié)溫 |
Tj |
- |
150 |
°C |
| 存儲(chǔ)溫度 |
TS |
-55 |
150 |
°C |
3.4 推薦工作條件
| 參數(shù) |
符號(hào) |
最小值 |
最大值 |
單位 |
| 高側(cè)浮動(dòng)電源電壓(DC),瞬態(tài):-10V@ 0.2 us |
VB |
VS + 10 |
Vs + 20 |
V |
| 高側(cè)浮動(dòng)電源偏移電壓(DC) |
VS |
-4 (@VBS >= 10V) -5 (@VBS >= 11.5V) |
600 |
V |
| 高側(cè)浮動(dòng)電源偏移電壓(瞬態(tài)) |
VS |
-25 (~200ns) -20(200ns ~240ns) -7(240ns~400ns) |
600 |
V |
| 高側(cè)浮動(dòng)輸出電壓 |
VHO |
VS |
VB |
V |
| 允許的偏移電壓轉(zhuǎn)換速率 |
dv/dt |
- |
50 |
V/ns |
| 電源電壓 |
VCC |
10 |
20 |
V |
| IN 輸入電壓 |
VIN |
0 |
Vcc |
V |
| 開(kāi)關(guān)頻率 |
Fs |
- |
200 |
KHz |
| 最小脈沖寬度 |
Tpulse |
85 |
- |
ns |
| 環(huán)境溫度 |
Ta |
-40 |
125 |
°C |
3.5 靜態(tài)電氣特性
| 在 -40°C <= Ta <= 125°C,VCC = 15V,VBS = 15V,VS = 0V,RL = 50Ω,CL = 2.5nF 的條件下: |
參數(shù) |
符號(hào) |
條件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
單位 |
| Vcc 和 VBS 電源欠壓正向閾值 |
VCCUV+、VBSUV+ |
- |
- |
8.7 |
9.8 |
V |
| Vcc 和 VBS 電源欠壓負(fù)向閾值 |
VCCUV -、VBSUV - |
- |
7.4 |
8.2 |
- |
V |
| Vcc 和 VBS 電源欠壓遲滯 |
VCCUVH、VBSUVH |
- |
0.2 |
0.5 |
- |
V |
| 欠壓鎖定響應(yīng)時(shí)間 |
tduvcc、tduvbs |
VCC: 10V --> 7.3V 或 7.3V --> 10V,VBS: 10V --> 7.3V 或 7.3V --> 10V |
0.5 |
- |
20 |
us |
| 偏移電源泄漏電流 |
ILK |
VB = VS = 600V |
- |
- |
50 |
uA |
| 靜態(tài) VBS 電源電流 |
IQBS |
VIN = 0 |
- |
23 |
250 |
uA |
| 靜態(tài) Vcc 電源電流(VIN = 0V) |
IQCC1 |
VIN = 0V |
- |
42 |
120 |
uA |
| 靜態(tài) Vcc 電源電流(VIN = 15V) |
IQCC2 |
VIN = 15V |
- |
25 |
100 |
uA |
| 高邏輯電平輸入電壓 |
VIH |
- |
0.63VCC |
- |
- |
V |
| 低邏輯電平輸入電壓 |
VIL |
- |
- |
- |
0.4VCC |
V |
| IN 低邏輯電平輸入偏置電流 |
IIN + |
VIN = 0 |
- |
15 |
50 |
uA |
| IN 高邏輯電平輸入偏置電流 |
IIN - |
VIN = 15V |
- |
0 |
1 |
uA |
| 高電平輸出電壓,VBIAS - VO |
VOH |
IO = 0 |
- |
- |
0.1 |
V |
| 低電平輸出電壓,VO |
VOL |
IO = 0 |
- |
- |
0.1 |
V |
| 峰值輸出源電流 |
IO1 + |
- |
250 |
- |
- |
mA |
| 峰值輸出灌電流 |
IO1 - |
- |
500 |
- |
- |
mA |
| 等效輸出電阻 |
ROP |
- |
- |
40 |
60 |
Ω |
| RON |
- |
- |
20 |
30 |
Ω |
3.6 動(dòng)態(tài)電氣特性
| 在 -40°C <= Ta <= 125°C,VCC = 15V,VBS = 15V,VS = 0V,RL = 50Ω,CL = 2.5nF 的條件下: |
參數(shù) |
符號(hào) |
條件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
單位 |
| 輸入到輸出導(dǎo)通傳播延遲 |
tplh |
50% 輸入電平到 10% 輸出電平,VS = 0V |
- |
130 |
300 |
ns |
| 輸入到輸出關(guān)斷傳播延遲 |
tphl |
50% 輸入電平到 90% 輸出電平,VS = 0V |
- |
140 |
300 |
ns |
| 輸出上升時(shí)間 |
tr1 |
10% 到 90%,Tj = 25°C,VBS = 15V |
- |
15 |
400 |
ns |
| tr2 |
10% 到 90% |
- |
- |
500 |
ns |
| 輸出下降時(shí)間 |
tf1 |
90% 到 10%,Tj = 25°C,VBS = 15V |
- |
10 |
150 |
ns |
| tf2 |
90% 到 10% |
- |
- |
500 |
ns |
四、應(yīng)用信息
4.1 輸入/輸出與電源關(guān)系
| 通過(guò)真值表可以清晰地了解 Vcc、VBS、VIN 和 VHO 之間的邏輯關(guān)系,這對(duì)于電路設(shè)計(jì)和故障排查非常重要。 |
VCC |
VBS |
IN |
HO |
| < VCCUVLO - |
X |
X |
OFF |
| X |
< VBSUVLO - |
X |
OFF |
| X |
X |
HIGH |
OFF |
| > VCCUVLO + |
> VBSUVLO + |
LOW |
ON |
4.2 典型應(yīng)用電路與波形
文檔中提供了輸入/輸出時(shí)序圖、輸出(HO)開(kāi)關(guān)時(shí)序圖、VB 壓降電壓圖以及推薦的最小短脈沖寬度等典型波形,這些波形圖有助于工程師理解驅(qū)動(dòng)器在實(shí)際應(yīng)用中的工作情況,從而進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整。
4.3 性能圖表
性能圖表展示了驅(qū)動(dòng)器在 -40°C 至 125°C 環(huán)境溫度下的各項(xiàng)性能參數(shù)隨溫度和電源電壓的變化情況,如導(dǎo)通延遲時(shí)間、關(guān)斷延遲時(shí)間、上升時(shí)間、下降時(shí)間、輸出電壓、輸入電流等。這些圖表為工程師在不同工作條件下選擇合適的參數(shù)提供了重要依據(jù)。
五、總結(jié)
FAN7081-GF085 高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器憑借其豐富的特性和出色的性能,為電子工程師在設(shè)計(jì)高電壓、高速驅(qū)動(dòng)電路時(shí)提供了一個(gè)可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中,工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求,合理選擇工作參數(shù),并參考文檔中的典型應(yīng)用電路和性能圖表,以確保驅(qū)動(dòng)器能夠穩(wěn)定、高效地工作。同時(shí),在使用過(guò)程中要注意遵守產(chǎn)品的相關(guān)規(guī)定和注意事項(xiàng),避免因不當(dāng)使用而導(dǎo)致產(chǎn)品損壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。你在使用 FAN7081-GF085 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢?歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。
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