ADI 電源產(chǎn)品組的設計工程師 Mark Mullen 就上述問(wèn)題為大家分享了一個(gè)基于 LCT7000 受保護的高壓側驅動(dòng)器解決方案。

 

 

LTC7000是一款快速、高壓側 N 溝道 MOSFET 柵極驅動(dòng)器，主要接收一個(gè)參考于地的低電壓數字輸入信號，并以 35ns 的傳播延遲完全接通或關(guān)斷一個(gè)其漏極可高出地電位達 135V 的高壓側 N 溝道 MOSFET。13ns的快速上升和下降時(shí)間 (當驅動(dòng)一個(gè) 1000pF 負載) 最大限度降低了開(kāi)關(guān)損耗。其內部充電泵全面強化一個(gè)外部 N 溝道 MOSFET 開(kāi)關(guān)，因而使之能無(wú)限期地保持導通。

 

 

它還有著(zhù)強大1Ω 柵極驅動(dòng)器，能夠以非常短的轉換時(shí)間驅動(dòng)大柵極電容 MOSFET，這種過(guò)流跳變功能非常適合高頻開(kāi)關(guān)和靜態(tài)開(kāi)關(guān)應用。加上故障標記、欠壓閉鎖和過(guò)壓閉鎖等保護功能，可以發(fā)現它在工業(yè)和汽車(chē)市場(chǎng)中是非常有用的，例如靜態(tài)開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、負載和電源開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器及繼電器替代產(chǎn)品。接下來(lái)我們就說(shuō)說(shuō)LTC7000的特點(diǎn)~

 

 

LTC7000 在 INP 引腳上接收一個(gè)參考于地的低電壓數字信號、把該信號電平移位至高達 VIN 電壓。并控制片內低阻抗上拉和下拉器件，能快速接通或判斷一個(gè)其漏極可高出地電位達 135V 的高壓側 N 溝道 MOSFET。從低電壓 INP 信號至得到全面強化或被完全關(guān)斷的 N 溝道 MOSFET 之傳播延遲約為 35ns，這也促成了許多應用。

 

 

 

位于 BOOST 和 TS 引腳之間的浮動(dòng)電源在內部調節至 12V，從而降低了由外部 MOSFET 之導通電阻引起的功率損耗。而強大的輸出器件把外部 MOSFET 保持在由低電壓 INP 信號控制的狀態(tài)中，即使在高電壓和高頻瞬變從功率 MOSFET 反饋耦合至驅動(dòng)電路的情況下也不例外。

 

 

倘若應用電流跳變要求為 10A，則在檢測電阻器中僅耗散 300mW (最大值)。如需增加靈活性，則可通過(guò)改變 ISET 引腳上的電壓，從而有選擇性地在 20mV 和 75mV 之間調節電流檢測門(mén)限電壓。

 

 

ISET 引腳上的電壓被除以 20 以設定為電流檢測門(mén)限。ISET 引腳會(huì )流出一個(gè) 10µA 電流，因此只需在 ISET 引腳和地之間布設一個(gè)電阻器，這樣就可以調節電流檢測門(mén)限。如果 ISET 引腳浮置，則電流檢測門(mén)限默認為 30mV。而如果 ISET 引腳接地，那么電流檢測門(mén)限為 20mV。

 

 

因為L(cháng)TC7000 還具有一個(gè) TIMER 引腳，因此過(guò)流情況不會(huì )立刻關(guān)斷外部 MOSFET。在 TIMER 引腳和地之間連接一個(gè)電容器，它用于設定在外部 MOSFET 在過(guò)流故障情況下被關(guān)斷之前的延遲周期，該關(guān)斷延遲周期可設定在最短 1.4µs (如果 TIMER 引腳開(kāi)路) 到幾十或幾百 ms (如果電容器為µF 級) 的范圍內，布設在 TIMER 引腳上的同一個(gè)電容器還負責設定一個(gè)冷卻周期。

 

 

在經(jīng)過(guò)該冷卻周期之后，內部電路將自動(dòng)嘗試重新接通外部 MOSFET，該重試占空比約為 0.06%。所以應該選擇合適的過(guò)流跳變點(diǎn)和 TIMER 電容器，以通過(guò)把 MOSFET 保持在 MOSFET 產(chǎn)品手冊中規定的安全工作區內以保護外部 MOSFET。

 

 

而如果一旦檢測到過(guò)流故障情況，那就把一個(gè)漏極開(kāi)路 FAULT 引腳拉至低電平。此 FAULT 引腳保持低電平，直到故障情況被清除為止，外部 MOSFET 將重新接通。

 

 

把 LTC7000 配置為執行鎖斷而不是自動(dòng)重試操作，可以通過(guò)增設一個(gè)與 TIMER 電容器并聯(lián)的 100kΩ 電阻器來(lái)實(shí)現。針對過(guò)流故障的關(guān)斷延遲仍將由 TIMER 電容器設定，但是 LTC7000 在過(guò)流故障之后不會(huì )自動(dòng)嘗試重新接通外部 MOSFET，外部 MOSFET 將也不會(huì )嘗試重新接通，直到低電壓 INP 信號循環(huán)至低電平并隨后返回高電平為止。

 

 

在該配置中，一旦檢測到過(guò)流故障，漏極開(kāi)路 FAULT 引腳將被拉至低電平，并將保持低電平，直到 INP 信號循環(huán)至低電平并隨后返回高電平為止。

 

 

可通過(guò)測量IMON 引腳上的電壓來(lái)監視流過(guò)高壓側檢測電阻器的平均電流。當外部 MOSFET 導通時(shí)，出現在 IMON 引腳上的電壓是檢測電壓，(VSNS+ – VSNS–) x 20。假設檢測電阻器為 2mΩ，則 400mV 的 IMON 電壓表示有 10A 電流流過(guò)檢測電阻器。IMON 電壓的平均時(shí)間大致為 1MΩ 乘以 IMON 引腳上的任何電容。例如，如果 IMON 引腳上的電容為 1nF，則 IMON 輸出電壓的平均時(shí)間大約為 1ms。

 

 

 

LTC7000 能夠避免負載遭受 VIN 引腳上的過(guò)壓和欠壓情況的損壞。“一個(gè)連接在 VIN 和地之間、且抽頭連接至 RUN 和 OVLO 引腳的簡(jiǎn)單電阻分壓器將設定一個(gè)針對負載的有效操作窗口。當 VIN 位于由 RUN 和 OVLO 引腳所設定的操作窗口之外時(shí)，則關(guān)斷外部 MOSFET，并保護負載免遭潛在損壞或發(fā)生故障。” Mark Mullen這樣談到。

 

 

采用VCCUV引腳還可為VCC電源提供欠壓閉鎖保護。通過(guò)改變 VCCUV 引腳電壓可在 3.5V 和10.5V 之間調節VCC欠壓閉鎖門(mén)限。從 VCCUV 引腳流出一個(gè) 10µA 電流，因此只需在VCCUV 引腳和地之間布設一個(gè)電阻器便可調節 VCC 欠壓閉鎖門(mén)限。如果VCCUV引腳浮置，則VCC欠壓閉鎖門(mén)限默認為 7V。假如 VCCUV 引腳接地，則VCC欠壓閉鎖電壓設定為 3.5V。當 VCC 引腳上的電壓低于 VCCUV引腳設定的欠壓閉鎖門(mén)限時(shí)，外部MOSFET被關(guān)斷。

 

 

由此可見(jiàn)，作為一款靈活和堅固的器件，可使汽車(chē)和工業(yè)制造商提高其系統的性能和可靠性。LTC7000 所具備的高達 135V 的電壓范圍、內置的保護功能、強大的驅動(dòng)器、快速接通和關(guān)斷時(shí)間能力，使得制造商能夠開(kāi)發(fā)出為客戶(hù)增添附加值和可靠性的系統。因而它主要運用于靜態(tài)開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、負載和電源開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器、電子閥驅動(dòng)器以及高頻高壓柵極驅動(dòng)器。