深入剖析 SM72295：光伏全橋驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在可再生能源領(lǐng)域，高效穩(wěn)定的功率轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。TI 的 SM72295 光伏全橋驅(qū)動(dòng)器，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款器件。

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一、產(chǎn)品概述

SM72295 專為全橋配置驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)分立 N 型 MOSFET 而設(shè)計(jì)。它具有可再生能源等級(jí)，提供了雙半橋 MOSFET 驅(qū)動(dòng)能力，集成了 100V 自舉二極管，能提供 3A 峰值電流以實(shí)現(xiàn)快速高效的開關(guān)操作。同時(shí)，它還具備兩個(gè)電流感測(cè)放大器，可編程過壓保護(hù)、電源軌欠壓鎖定及電源良好指示等功能，采用 SOIC - 28 封裝。

二、關(guān)鍵特性

驅(qū)動(dòng)能力

• 峰值電流：能夠提供 3A 的峰值電流，確保 MOSFET 快速高效地開關(guān)，減少開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率。
• 自舉二極管：集成的高速自舉二極管，其自舉電源電壓范圍高達(dá) 115V DC，為高端驅(qū)動(dòng)提供穩(wěn)定的電源。

電流感測(cè)

• 放大器：配備兩個(gè)跨導(dǎo)放大器，可通過外部編程實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)，并具有濾波功能，能有效去除紋波電流，為控制電路提供平均電流信息。
• 緩沖輸出：電流感測(cè)放大器的緩沖輸出可提供低阻抗接口，方便連接 A/D 轉(zhuǎn)換器。

保護(hù)功能

• 過壓保護(hù)：外部可編程輸入過壓比較器可在過壓時(shí)關(guān)閉所有輸出，保護(hù)電路安全。
• 欠壓鎖定：帶有 PGOOD 指示器的欠壓鎖定功能，可防止 VCC 過低時(shí)驅(qū)動(dòng)器工作，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

三、引腳說明

SM72295 的引腳功能豐富且復(fù)雜，以下是一些關(guān)鍵引腳的介紹：

電流感測(cè)引腳

• SIA、SOA、SIB、SOB：分別為輸入和輸出電流感測(cè)放大器的高低端輸入引腳，通過外部增益編程電阻連接到電流感測(cè)電阻的正負(fù)極。
• IIN、IOUT：電流感測(cè)放大器的輸出引腳，需連接外部電阻到地，增益由外部電阻決定。

驅(qū)動(dòng)控制引腳

• LIA、LIB、HIA、HIB：分別為低端和高端驅(qū)動(dòng)控制輸入引腳，具有 TTL 類型閾值，未使用的輸入應(yīng)接地。
• LOA、LOB、HOA、HOB：分別為低端和高端柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳，需通過短低電感路徑連接到 MOSFET 的柵極。

電源和指示引腳

• VCCA、VCCB：正柵極驅(qū)動(dòng)電源，需使用低 ESR/ESL 電容進(jìn)行本地去耦。
• VDD：3.3V 或 5V 穩(wěn)壓器輸出，需用 0.1uF 電容旁路。
• PGOOD：電源良好指示輸出，開漏輸出，內(nèi)部上拉電阻連接到 VDD，低電平表示 VCC 超出調(diào)節(jié)范圍。

四、電氣特性

電源電流

• VDD 靜態(tài)電流：典型值為 25μA，最大值為 40μA。
• VCC 靜態(tài)電流：典型值為 500μA，最大值為 800μA。
• VCC 工作電流：在 LOA 和 LOB 以 200kHz 開關(guān)時(shí)，典型值為 2.2mA，最大值為 3mA。

驅(qū)動(dòng)輸出

• 低電平輸出電壓：在負(fù)載電流為 100mA 時(shí)，典型值為 0.16V，最大值為 0.4V。
• 高電平輸出電壓：在負(fù)載電流為 - 100mA 時(shí)，典型值為 0.28V，最大值為 0.6V。
• 峰值上拉和下拉電流：均為 3A。

電流感測(cè)放大器

• 失調(diào)電壓：典型值為 - 2mV 到 2mV。
• 增益：可通過外部電阻編程，例如在 5mV 感測(cè)電阻電壓、RSI = RSO = 1000、RL = 75K 條件下，增益可達(dá) 390mV（5mV 感測(cè)電阻電壓）或 3.85V（50mV 感測(cè)電阻電壓）。

五、性能特點(diǎn)

溫度特性

從典型性能特性曲線可以看出，SM72295 的各項(xiàng)參數(shù)隨溫度變化較為穩(wěn)定，但在實(shí)際應(yīng)用中仍需考慮溫度對(duì)性能的影響。例如，工作電流、VCC 欠壓上升閾值等參數(shù)在不同溫度下會(huì)有一定的波動(dòng)。

功率損耗

• 柵極驅(qū)動(dòng)器損耗：與開關(guān)頻率、輸出負(fù)載電容和電源電壓有關(guān)，可通過公式 (P{DOATES }=2 cdot f cdot C{L} cdot V_{DD}^{2}) 粗略計(jì)算。
• 自舉二極管損耗：包括正向偏置和反向恢復(fù)損耗，與頻率、電容負(fù)載和輸入電壓有關(guān)。

六、布局考慮

電容連接

• 低 ESR / ESL 電容必須靠近 IC 連接在 VDD 和 VSS 引腳之間以及 HB 和 HS 引腳之間，以支持外部 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)從 VDD 汲取的高峰值電流。
• 在 MOSFET 漏極和地之間連接低 ESR 電解電容，防止頂部 MOSFET 漏極出現(xiàn)大的電壓瞬變。

寄生電感

• 最小化頂部 MOSFET 源極和底部 MOSFET 漏極的寄生電感，避免開關(guān)節(jié)點(diǎn)（HS 引腳）出現(xiàn)大的負(fù)瞬變。

接地設(shè)計(jì)

• 設(shè)計(jì)接地連接時(shí)，優(yōu)先將 MOSFET 柵極充放電的高峰值電流限制在最小物理區(qū)域內(nèi)，減少環(huán)路電感，降低噪聲。
• 最小化自舉電容、自舉二極管、本地接地旁路電容和低端 MOSFET 體二極管組成的高電流路徑的長(zhǎng)度和面積，確?？煽窟\(yùn)行。

七、總結(jié)

SM72295 是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的光伏全橋驅(qū)動(dòng)器，適用于各種可再生能源應(yīng)用。在使用過程中，工程師需要充分了解其特性和引腳功能，合理進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局，以確保系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似器件的一些特殊問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。