單9 - A高速低側(cè)柵極驅(qū)動器FAN3121和FAN3122：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，柵極驅(qū)動器是驅(qū)動功率MOSFET等開關(guān)器件的關(guān)鍵組件。今天我們來詳細探討安森美（onsemi）的單9 - A高速低側(cè)柵極驅(qū)動器FAN3121和FAN3122，了解它們的特性、應(yīng)用場景以及設(shè)計過程中需要注意的要點。

文件下載：FAN3122T-F085CN-D.PDF

產(chǎn)品概述

FAN3121和FAN3122 MOSFET驅(qū)動器專為驅(qū)動低側(cè)開關(guān)應(yīng)用中的N溝道增強型MOSFET而設(shè)計，通過提供高峰值電流脈沖來實現(xiàn)快速開關(guān)。它們具有多種特性，適用于多種應(yīng)用場景。

特性亮點

1. 輸入閾值選擇：可匹配TTL輸入閾值電平（FAN312xT）或與VDD成比例的CMOS輸入閾值電平（FAN312xC），滿足不同的邏輯電平需求。
2. 欠壓鎖定（UVLO）功能：內(nèi)部電路使輸出保持低電平，直到電源電壓進入工作范圍，確保系統(tǒng)在合適的電壓下啟動。
3. MillerDrive架構(gòu)：內(nèi)置的MillerDrive架構(gòu)在MOSFET開/關(guān)過程的米勒平臺區(qū)域提供高峰值電流，加快開關(guān)速度。
4. 使能功能：在引腳3（EN）上實施使能功能，內(nèi)部上拉至VDD以獲得高電平有效邏輯，標準運行時為開路。
5. 多種封裝形式：商用型采用3x3 mm 8 - 引線散熱增強型MLP封裝或8 - 引線SOIC封裝，AEC - Q100符合汽車行業(yè)標準的版本提供8 - 引腳SOIC封裝。

電氣參數(shù)

• 工作電壓范圍：4.5 - V到18 - V，能適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 峰值電流：11.4A峰值灌電流（VDD = 12 V），9.7 - A灌電流/7.1 - A源電流（VOUT = 6 V），提供強大的驅(qū)動能力。
• 開關(guān)速度：10nF負載時具有23 - ns/19 - ns（典型值）的上升/下降時間，18ns至23ns典型傳播延遲時間，實現(xiàn)快速開關(guān)。

引腳定義與輸出邏輯

引腳定義

輸出邏輯

應(yīng)用場景

FAN3121和FAN3122適用于多種應(yīng)用場景，包括但不限于：

1. 同步整流電路：提高電源效率，減少能量損耗。
2. 高效MOSFET開關(guān)：實現(xiàn)快速開關(guān)，降低開關(guān)損耗。
3. 開關(guān)電源：為電源電路提供穩(wěn)定的驅(qū)動信號。
4. DC - DC轉(zhuǎn)換器：確保轉(zhuǎn)換器的高效運行。
5. 電機控制：精確控制電機的轉(zhuǎn)速和方向。
6. 符合汽車行業(yè)標準的系統(tǒng)：AEC - Q100符合汽車行業(yè)標準的版本可用于汽車電子系統(tǒng)。

設(shè)計要點

輸入配置

FAN3121和FAN3122系列提供TTL或CMOS輸入配置版本。TTL輸入閾值不依賴于VDD電壓，有約0.7V的滯回電壓，驅(qū)動信號應(yīng)有快速上升和下降沿；CMOS輸入閾值依賴于VDD電平，提供約17%VDD大小的滯回電壓，可使用較慢的邊沿。

靜態(tài)電源電流

在Idd（靜態(tài)）典型性能特性中，波形曲線是在所有輸入端/使能端浮置（輸出為低電平）的條件下產(chǎn)生的。對于其它狀態(tài)，靜態(tài)Idd電流的實際值為曲線值與流過輸入端和輸出端100k電阻的附加電流之和。

MillerDrive柵極驅(qū)動技術(shù)

FAN312x柵極驅(qū)動器引入的MillerDrive結(jié)構(gòu)，通過雙極性器件和MOS器件的結(jié)合，在較寬的電源電壓與溫度變化范圍內(nèi)提供大電流，加快開關(guān)速度。

欠壓鎖定（UVLO）

采用欠壓鎖定功能，確保IC正常啟動，優(yōu)化啟動邏輯以驅(qū)動以地為參考的N - 溝道MOSFET。當VDD低于4.0V時，輸出保持低電平，電源電壓必須超過欠壓保護點0.25V才能關(guān)斷此功能，防止抖動。

VDD旁路和布局注意事項

在典型應(yīng)用中，需要高電流脈沖對功率MOSFET的柵極進行充電和放電。應(yīng)在VDD和GND引腳間直接連接具有低ESR和ESL的旁路電容，以提供大電流脈沖而不會在VDD電源產(chǎn)生無法接受的波紋。同時，要最小化通路上的電阻和電感。

熱指南

柵極驅(qū)動器驅(qū)動高頻率開關(guān)MOSFET和IGBT時會產(chǎn)生顯著的功耗。總功耗為柵極驅(qū)動損耗（PGATE）和動態(tài)預(yù)驅(qū)動/直通電流（PDYNAMIC）之和： [P{TOTAL }=P{GATE }+P{DYNAMIC }] 其中， [P{GATE }=Q{G} cdot V{GS} cdot f{SW}] [P{DYMANIC }=I{DYNAMIC } cdot V{DD}] 確定驅(qū)動器的功耗后，可采用以下熱公式估算相對電路板的驅(qū)動器結(jié)的溫升： [T{J}=P{TOTAL } cdot Psi{JB}+T{B}] 其中，TJ為驅(qū)動器結(jié)溫