PDF《半/全桥电路之专用型驱动 IC 应用设计探讨》

5 Application Note AN9002 V0.0 个信号透过脉冲滤波器 (Pulse Filter)后 ,对工作于悬浮准位上的 RS 触 发器进行置位(Set)或复位(Rest).这一连串的动作将 HIN 信号的上升与 下降缘重新合成一个完整的脉宽信号,便是将以逻辑参考准位输入的 HIN 信号转换为悬浮准位的输出驱动信号 Ho 的整个过程. 这样的设计虽然有一点复杂,但却有其一定的道理.因为每个高压 的DMOS 仅在 RS 触发器置位或复位时开通一段很短的时间,故功率 损耗会远比持续导通两个高压的 DMOS 小很多,尤其是在相对系统切换 频率很低的情况下.对于下通道的逻辑输入信号 LIN 转换为输出脉宽 信号的信号而言 因为没有高压功耗与悬浮准位等转换的问题, 因此线 路相对简单许多. 最后是欠压保护 (UV-Protection)的动作,从图

(三)也可看出如果是 操作电源(VCC)所产生的欠压,则整个驱动 IC 的输出级会同时遭到 蔽,但如果仅是上通道的电压(VB) 产生欠压,则只有驱动 IC 的上通道 的输出级会遭到 蔽. 专用型驱动 IC 输出级设计的探讨与选用 : IR2110 的输出级为传统的推挽式设计且推挽式输出级的高侧 (High Side)供应电流开关(Source Switch)所使用的晶体为 N 通道型的 MOSFET. 这样的设计优点是在同样的裸晶面积时 P 通道型的 MOSFET 可提供较低的驱动阻抗,也可提供较高的驱动电流.缺点则为驱动功率 晶体的准位会有 1.5-3V不等的电压降,如原本 IC的操作电源准位就偏低, 则有机会将功率晶体驱动在比较高的 Rds(on)或Vce(sat),从而造成额外 的功率损耗. 原因是高侧 MOSFET 的汲极 (Source)即专用型驱 IC 的Ho 端(Pin) 连接的是功率晶体基极或闸级,而这个脚位的电压准位会随着基/闸极的 电压上升/下降.当功率晶体的基/闸极电压上升时,跨降于 IC 内部高侧 MOSFET 的驱动电压便会持续下降,在Ho 的电压上升至与内部驱动供 应电流 MOSFET 的临界准位 (Threshold Voltage)接近时,高侧的 MOSFET 会因此关断,而造成驱动功率晶体的电压一定会有与驱动 IC 电 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.

6 Application Note AN9002 V0.0 压Vc 有一定的压差,可参考图

(五)将内部驱动级与所欲驱动的功率晶 体一起呈现的电路示意图会更容易了解. 图

(三) 图

(四) 图

(五) 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.

7 Application Note AN9002 V0.0 故若选用的功率晶体对驱动准位的位准要求较高,但功率晶体开关 速度不须太快的应用时,建议输出级高侧的供应电流开关选用应以 P 通道MOSFET 设计的驱动 IC 较为合适 ,如图

(四)所示. 互锁效应(Latch-Up)产生的成因探讨与预防对策: 前面已经提过专用型 IC 输入级的设计为史密特触发电路 ,有相当 强的抗噪声干扰的性能,所以会造成互锁问题的成因并不在输入信号本 身,而是专用型 IC 内部线路的设计所造成. 成因的第一个是上通道的高电位转换电路(HV Level Shift Circuit)的 动作延迟 . 在IR2110 的示意图中,作为转换电路中高压的 DMOS 看似 只有一颗单体 ,但其实在 IC 设计时高压的 MOSFET 通常都是由低压的 MOSFET 串接而成,像图

(六)的形式. 这样串接的结果就是导通的延时会 比低压 MOSFET 长. 如果 HIN 的输入信号周期太短,也就是 PWM 信号 的上升与下降缘相当接近,则有机会造成一个转换电路中一个MOSFET 正在关断之际,而另一个 MOSFET 已经在导通 ,这样的情况经 过滤波器后有可能是只有置位信号到达后方的 RS 触发器,而复位信号 则消失. 图