LT1160/LT1162：高效半/全橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子工程師的日常工作中，功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器的選擇和應(yīng)用至關(guān)重要。今天，我們就來深入探討一下Linear Technology公司的LT1160/LT1162半/全橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器。

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一、產(chǎn)品概述

LT1160/LT1162是極具成本效益的半/全橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器。其浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)器能夠驅(qū)動(dòng)工作在高達(dá)60V高壓（HV）軌上的頂部N溝道功率MOSFET。內(nèi)部邏輯可防止半橋中的功率MOSFET同時(shí)導(dǎo)通，獨(dú)特的自適應(yīng)保護(hù)功能消除了兩個(gè)MOSFET的匹配要求，大大簡(jiǎn)化了高效電機(jī)控制和開關(guān)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

二、關(guān)鍵特性

（一）電壓與驅(qū)動(dòng)能力

• 浮動(dòng)頂部驅(qū)動(dòng)器可切換高達(dá)60V的電壓，能驅(qū)動(dòng)頂部N溝道MOSFET的柵極，使其電壓高于負(fù)載HV電源。
• 工作電源電壓范圍為10V至15V，適用于多種電源環(huán)境。

（二）開關(guān)速度

在驅(qū)動(dòng)10,000pF負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為180ns，能夠滿足高速開關(guān)的需求。

（三）保護(hù)機(jī)制

• 自適應(yīng)非重疊柵極驅(qū)動(dòng)可防止直通電流，在高占空比時(shí)提供頂部驅(qū)動(dòng)保護(hù)。
• 具有帶滯回的欠壓鎖定功能，在低電源或啟動(dòng)條件下，主動(dòng)將驅(qū)動(dòng)器輸出拉低，防止功率MOSFET部分導(dǎo)通。

（四）輸入兼容性

支持TTL/CMOS輸入電平，方便與各種控制電路接口。

（五）引腳設(shè)計(jì)

提供單獨(dú)的頂部和底部驅(qū)動(dòng)引腳，便于靈活設(shè)計(jì)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）PWM高電流感性負(fù)載控制

可有效控制高電流感性負(fù)載的脈寬調(diào)制，提高系統(tǒng)效率。

（二）電機(jī)控制

• 適用于半橋和全橋電機(jī)控制、三相無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的電機(jī)速度和扭矩控制。
• 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，單LT1160可控制半橋驅(qū)動(dòng)單向旋轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，提供運(yùn)行、自由停車和快速停車三種模式；LT1162可驅(qū)動(dòng)H橋輸出級(jí)，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的雙向驅(qū)動(dòng)。

（三）開關(guān)調(diào)節(jié)器

作為同步開關(guān)驅(qū)動(dòng)器，可提高降壓（buck）開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率，在大多數(shù)應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)90% - 95%的高效率。對(duì)于低于10A的調(diào)節(jié)器，使用低 (R_{DS(ON)}) N溝道MOSFET可無需散熱片。

（四）其他應(yīng)用

還可用于高電流傳感器驅(qū)動(dòng)器和D類功率放大器等領(lǐng)域。

四、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

（二）電氣參數(shù)

在 (T{A}=25^{circ}C) 、 (V^{+}=V{BOOST}=12V) 、 (V{TSOURCE}=0V) 、 (C{GATE}=3000pF) 的測(cè)試條件下，部分關(guān)鍵參數(shù)如下：

• 直流電源電流：不同輸入狀態(tài)下，范圍在7 - 15mA之間。
• 升壓電流：典型值為4.5mA。
• 輸入邏輯低電平：最大為0.8V。
• 輸入邏輯高電平：最小為2V。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）功率MOSFET選擇

由于LT1160/LT1162本身可保護(hù)頂部和底部MOSFET避免同時(shí)導(dǎo)通，因此在選擇MOSFET時(shí)，可根據(jù)工作電壓和 (R{DS(ON)}) 要求進(jìn)行。對(duì)于LT1160最大運(yùn)行HV電源60V的情況，MOSFET的 (BV{DSS}) 應(yīng)在60V至100V之間。同時(shí)， (R_{DS(ON)}) 應(yīng)根據(jù)所需的運(yùn)行效率和最大MOSFET結(jié)溫來選擇。

（二）MOSFET并聯(lián)

當(dāng)單個(gè)MOSFET的 (R_{DS(ON)}) 無法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可將兩個(gè)或多個(gè)MOSFET并聯(lián)。LT1160的頂部和底部驅(qū)動(dòng)器可分別驅(qū)動(dòng)五個(gè)并聯(lián)的功率MOSFET，但可能會(huì)導(dǎo)致開關(guān)速度略有下降。為防止高頻振蕩，每個(gè)MOSFET的柵極可串聯(lián)一個(gè)低阻值電阻（10Ω至47Ω）。

（三）柵極電荷和驅(qū)動(dòng)器功耗

功率MOSFET的總柵極電荷 (Q_{G}) 是衡量驅(qū)動(dòng)器負(fù)載的重要指標(biāo)。在開關(guān)應(yīng)用中，由于為MOSFET柵極充電所需的額外電源電流，實(shí)際電源電流會(huì)大于直流電氣特性給出的值。為防止超過最大結(jié)溫，必須在最大開關(guān)頻率下驅(qū)動(dòng)所選MOSFET時(shí)驗(yàn)證LT1160的電源電流。

（四）瞬態(tài)問題處理

在PWM應(yīng)用中，為防止頂部漏極出現(xiàn)大的電壓瞬變，需使用低ESR電解電容器并返回電源地。此外，LT1160需要一個(gè)10μF的電容器緊密連接在引腳1和5之間（LT1162需要兩個(gè)10μF的電容器分別連接在引腳1和5、引腳7和11之間）。

六、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路，包括90%效率的40V至5V 10A低壓差電壓模式開關(guān)調(diào)節(jié)器、電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器以及200W D類10Hz至1kHz放大器等。這些電路為工程師提供了實(shí)際設(shè)計(jì)的參考。

七、總結(jié)

LT1160/LT1162半/全橋N溝道功率MOSFET驅(qū)動(dòng)器憑借其出色的性能和豐富的保護(hù)功能，在電機(jī)控制、開關(guān)調(diào)節(jié)器等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過合理選擇功率MOSFET和優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，工程師能夠充分發(fā)揮該驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

大家在實(shí)際應(yīng)用中，有沒有遇到過類似驅(qū)動(dòng)器的一些特殊問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。