onsemi FAD8253MX-1半橋柵極驅(qū)動器IC是一款單片式器件，專為高壓、高速驅(qū)動、工作電壓高達+1200V的IGBT而設(shè)計。onsemi的高壓工藝和共模噪聲消除技術(shù)可使高驅(qū)動器在高dV/dt噪聲環(huán)境下穩(wěn)定運行。在VBS = 15V時，先進的電平轉(zhuǎn)換電路可使高壓側(cè)柵極驅(qū)動器的瞬態(tài)工作電壓低至VS = -15V。欠壓鎖定（UVLO）電路是根據(jù)FAD8253 IC為IGBT量身定制的，以防止在VDD 和VBS 低于指定閾值電壓時發(fā)生故障。輸出驅(qū)動器源電流2.5A、灌電流3.4A（典型值），適用于電機驅(qū)動系統(tǒng)中的半橋和全橋應(yīng)用。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：onsemi FAD8253MX-1半橋柵極驅(qū)動器集成電路數(shù)據(jù)手冊.pdf

FAD8253提供內(nèi)置低壓側(cè)電流檢測電路，并在過流或短路情況下提供軟關(guān)斷（低壓側(cè)）功能。在短路期間，驅(qū)動器會關(guān)閉輸出，同時產(chǎn)生故障輸出以進行故障報告，從而提供充分的保護。該驅(qū)動器通過提供一個關(guān)斷引腳，從外部禁用驅(qū)動器輸出，從而提供了更大的靈活性。

特性

• 用于自舉操作的浮動通道為 +1200 V
• 2.5A源和3.4A灌電流峰值輸出電流能力
• 在V BS = 15V時，允許負VS 瞬態(tài)擺幅最高達-15V
• 內(nèi)置共模dv/dt噪聲消除電路
• 電源和信號地線分離，增強了dl/dt抗擾度
• 匹配傳播延遲：<50 ns
• 3.3 V和5 V輸入邏輯兼容
• 內(nèi)置防擊穿邏輯，具有120ns（典型）死區(qū)時間
• 內(nèi)置UVLO功能，適用于高壓側(cè)和低壓側(cè)，閾值針對IGBT進行了優(yōu)化
• 內(nèi)置低端短路保護和軟關(guān)機功能
• SOIC-14NB帶非連接引腳，滿足高壓爬電和間隙要求
• 過流或短路情況下故障報告
• 外部關(guān)斷引腳，用于啟用或禁用驅(qū)動器輸出
• 濕度靈敏度（MSL）為1級
• 符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)并具有PPAP功能
• 無鉛，符合RoHS指令

典型應(yīng)用

框圖

?基于onsemi FAD8253MX-1半橋柵極驅(qū)動器的技術(shù)深度解析?

概述與核心特性

FAD8253是onsemi推出的單片半橋柵極驅(qū)動器IC，專門設(shè)計用于驅(qū)動高達1200V的高電壓、高速度和高功率IGBT。該器件采用安森美的高電壓工藝和共模噪聲消除技術(shù)，可在高dv/dt噪聲環(huán)境下為高側(cè)驅(qū)動器提供穩(wěn)定運行。

? 關(guān)鍵特性亮點： ?

• ?浮動通道?：支持自舉操作至+1200V
• ?峰值輸出能力?：2.5A源電流/3.4A灌電流
• ?負VS瞬態(tài)擺動?：允許-15V（VBS=15V時）
• ?集成共模dv/dt噪聲消除電路?
• ?**<50ns的匹配傳播延遲**?
• ?兼容3.3V和5V輸入邏輯?

保護功能機制詳解

欠壓鎖定保護（UVLO）

FAD8253為高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動級提供了獨立的欠壓鎖定保護電路，閾值針對IGBT進行了優(yōu)化：

? 工作邏輯： ?

• 如果VBS降至其負向閾值電壓以下，高側(cè)驅(qū)動級的輸出被拉低（或關(guān)閉）
• 如果VDD電壓降至其負向閾值電壓以下，低側(cè)和高側(cè)驅(qū)動級的輸出均被拉低

UVLO遲滯和UV濾波時間可防止電源轉(zhuǎn)換期間的抖動。當(dāng)電源電壓（VDD或VBS）保持欠壓狀態(tài)超過欠壓濾波時間時，高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動輸出關(guān)閉。注意UVLO事件對故障輸出標(biāo)志無影響。

直通預(yù)防功能

驅(qū)動器監(jiān)控高側(cè)和低側(cè)輸入，防止高側(cè)和低側(cè)級輸出同時開啟。

? 工作場景分析： ?

• 當(dāng)HIN信號已存在時提供LIN信號：高側(cè)輸出（HO）立即關(guān)閉，低側(cè)輸出（LO）保持關(guān)閉
• 當(dāng)LIN信號已存在時提供HIN信號：低側(cè)輸出（LO）立即關(guān)閉，高側(cè)輸出（HO）保持關(guān)閉

過流/短路保護功能

低側(cè)過流檢測電路通過CSC引腳監(jiān)控低側(cè)電流檢測電阻上的電壓。

? 保護觸發(fā)條件： ?

• 檢測電壓超過短路檢測器參考電壓VCSCREF（典型值0.5V）
• 保護觸發(fā)最小持續(xù)時間：tCSCFLT（典型值300ns）
• 建議串聯(lián)電阻RCSCEXT（推薦值1kΩ）限制瞬態(tài)條件下的輸入電流

電氣參數(shù)深度分析

電源部分關(guān)鍵參數(shù)

? 低側(cè)電源部分： ?

• 靜態(tài)VDD電源電流：最大400mA（VLIN=0V或5V）
• 工作VDD電源電流：最大800mA（CL=1nF，fLIN=20kHz）

? 自舉電源部分： ?

• 靜態(tài)VBS電源電流：最大45mA
• 工作VBS電源電流：最大550mA

柵極驅(qū)動輸出性能

• ?高電平輸出電壓?：VBIAS-VO≤50mV（無負載）
• ?低電平輸出電壓?：VO≤50mV（無負載）
• ?輸出高短路脈沖電流?：2700mA典型值（VO=0V，VIN=5V）
• ?輸出低短路脈沖電流?：4200mA典型值（VO=15V，VIN=0V）

典型應(yīng)用電路設(shè)計

三相電機驅(qū)動應(yīng)用

采用多組FAD8253構(gòu)成三相逆變器拓撲：

• 每組驅(qū)動一對高側(cè)和低側(cè)開關(guān)器件
• 實現(xiàn)電機的三相控制
• 適用于工業(yè)電機驅(qū)動、電動汽車牽引等場景

DC電機驅(qū)動應(yīng)用

支持H橋配置：

• 控制電機正反轉(zhuǎn)
• 適用于電動工具、機器人等應(yīng)用

PCB布局關(guān)鍵考量

電源旁路電容器設(shè)計

本地旁路電容（VDD與VSS之間）需為低側(cè)驅(qū)動器輸出提供脈沖電流，同時快速充電自舉電容。

? 選型標(biāo)準(zhǔn)： ? 保持電源引腳上的紋波電壓≤5%

柵極驅(qū)動環(huán)路優(yōu)化

電流環(huán)路如同天線，能夠接收和發(fā)射噪聲。為減少噪聲耦合/輻射并改善功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷性能，柵極驅(qū)動環(huán)路應(yīng)盡可能減小。

? 接地層設(shè)計： ?

• 為最小化噪聲耦合，接地層不應(yīng)放置在高電壓浮動側(cè)下方或附近。

封裝與熱管理

• ?封裝?：SOIC-14NB（無鉛）
• ?熱阻?：結(jié)到環(huán)境θJA=156°C/W
• ?最大功耗?：0.8W（SO14NB）
• ?結(jié)溫范圍?：-55°C至+150°C

散熱設(shè)計建議

• 功耗計算需結(jié)合靜態(tài)與動態(tài)損耗
• 在1W功耗下，結(jié)溫將比環(huán)境溫度高156°C
• 需通過散熱片或PCB銅箔優(yōu)化散熱設(shè)計

時序特性與開關(guān)性能

傳播延遲參數(shù)

• ?導(dǎo)通傳播延遲?：65-145ns（VS=0V）
• ?關(guān)斷傳播延遲?：65-145ns（VS=0V或1200V）
• ?匹配延遲?：HO和LO導(dǎo)通/關(guān)斷匹配延遲<25ns

開關(guān)時間定義

• ?上升時間?：典型值13ns
• ?下降時間?：典型值15ns
• ?死區(qū)時間?：70-200ns（典型值120ns）

應(yīng)用領(lǐng)域總結(jié)

FAD8253MX-1廣泛應(yīng)用于：

• ?高壓輔助電機驅(qū)動?
• ?通用半橋和全橋驅(qū)動?
• ?車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器?
• ?牽引逆變器?

設(shè)計建議與實踐要點

1. ?裕量設(shè)計?：在最大額定值基礎(chǔ)上保留20%以上設(shè)計余量
2. ?兼容性驗證?：替換元件時需重新檢查驅(qū)動電路匹配性
3. ?熱穩(wěn)定性?：高溫環(huán)境下需重新評估所有關(guān)鍵參數(shù)
4. ?噪聲抑制?：嚴格遵循數(shù)據(jù)手冊中的布局建議