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ISL6210 双同步整流MOSFET 司机

日期:2020-5-14标签: (来源:互联网)

ISL6210集成了两个ISL6208A驱动程序优化以在同步整流buck变换器拓扑。这些驱动器与Intersil ISL62xx多相PWM相结合控制器形成一个完整的单级核心电压高效高性能调节器解决方案先进微处理器的开关频率。集成电路由一个低压电源(5V)偏置,高MOSFET栅中驱动器开关损耗的最小化电容和高开关频率应用。每个驾驶员能够以低于10ns上升/下降时间。上浇口驱动器的引导是通过内部低正向压降二极管实现,降低实施成本、复杂性,并允许使用高性能、经济高效的N通道莫斯费特。集成了自适应穿透式保护防止两个mosfet同时导电。ISL6210的特点是,较低的栅极驱动器,提高了较低的MOSFET栅极抑制相位节点上升沿期间的能力,防止功率下MOSFET自开启引起的损耗交换节点的高dV/dt。ISL6210还具有一个可识别高阻抗状态的输入端,与内部多相工作防止负瞬变的脉冲宽度调制控制器暂停运行时的受控输出电压。这个该特性消除了肖特基二极管的需要在电力系统中用于保护负载负输出电压损坏。

特征

两个5V四N通道MOSFET驱动器同步整流桥

自适应穿透保护-主动门阈值监测-可编程死区时间

0.4分Ω导通电阻和4A汇电流能力

支持高开关频率-产量涨跌快-超低三态延迟时间(20ns)

低VF内部自举二极管

低偏压电源电流

上电复位

QFN包-符合JEDEC PUB95 MO-220 QFN Quad Flat无潜在客户产品大纲-接近芯片规模的封装尺寸;改善了PCB高效减薄型材

提供无铅加退火(符合RoHS)

应用

Intel®和AMD®的核心电压电源微处理器

高频低剖面高效率DC/DC转换器

大电流低压DC/DC转换器

隔离电源的同步整流

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补偿设计

技术简介447“防止半桥MOSFET驱动芯片启动到相位应力的指南”典型应用-使用ISL6210门驱动器的多相转换器

绝对最大额定值热信息

电源电压(PVCC,VCC)-0.3伏至7伏

输入电压(VEN,VPWM)-0.3V至VCC+0.3V

启动电压(VBOOT-GND)-0.3V至33V(直流)或36V(<200ns)

启动到相电压(VBOOT-PHASE)-0.3V至7V(直流)

-0.3V至9V(<10ns)

相电压。接地-0.3V至30V(直流)

GND-8V(<20ns脉冲宽度,10μJ)

磨损电压。V相-0.3V(直流)至VBOOT

V相-5V(<20ns脉冲宽度,10μJ)至VBOOT

LGATE电压。接地-0.3V(直流)至VCC+0.3V

接地-2.5V(<20ns脉冲宽度,5μJ)至VCC+0.3V

环境温度范围。-40°C至+125°C

HBM ESD额定值。2千伏

推荐操作条件

环境温度范围。-10°C至+100°C

最大工作结温度。+125摄氏度

电源电压,VCC。5V±10%

热阻(注1和2)θJA(℃/W)θJC(℃/W)

QFN包。46 8.5条

最高结温。+150摄氏度

最高储存温度范围。-65°C至+150°C

注意:超过“绝对最大额定值”中列出的应力可能会对设备造成永久性损坏。这是一个压力等级和操作在本规范操作章节中所述的上述条件或任何其他条件下的装置并不隐含。

笔记:

1.θJA是在自由空气中测量的,该部件安装在具有“直接连接”特性的高效热导率测试板上。

2.θJC,“外壳温度”位置在包装底部外露衬垫的中心。详见技术简报TB379。

电气规范这些规范适用于TA=-10°C至+100°C,除非另有说明

电气规范这些规范适用于TA=-10°C至+100°C,除非另有说明(续)

注:

3.通过特征来保证。不是100%的生产测

说明

操作理论

ISL6210双MOSFET驱动器专为速度而设计控制两个高端和低端N通道FET多相PWM系统的两通道分离独立的脉冲宽度调制信号。一个上升沿的脉冲宽度调制开始关闭较低的MOSFET(见时序图)。经过短暂的传播延迟[tPDLL],下浇口开始下降。典型秋季[tFL]在电气规范部分提供。自适应直通电路监视LGATE电压。当LGATE低于1V时,UGATE为允许打开。这样可以防止上下同时传导或射穿的mosfet。脉宽调制上的下降过渡指示上部的关闭MOSFET和下MOSFET的开启。短发传播延迟[tPDLU]在大门开始倒塌。上MOSFET栅源监视电压,允许下栅极上升当上MOSFET栅源电压降到1V.下栅极上升[tRL],打开下栅极MOSFET。

此驱动程序针对具有较大降压的转换器进行了优化与上面的MOSFET相比,因为下面的MOSFET在开关中的传导时间要长得多周期。因此,下栅极驱动器的尺寸要大得多以满足此应用程序要求。0.5Ω导通电阻和4A汇电流能力使下栅极驱动器吸收注入的电流下栅极通过漏极到栅极电容器的降低MOSFET并防止相节点的高dv/dt。

二极管仿真

二极管仿真允许在轻载情况。当二极管仿真激活时ISL6210将检测输出的零电流交叉感应器并关闭LGATE。这确保了实现了不连续导电模式(DCM)。二极管仿真与PWM信号是异步的。因此,ISL6210将立即响应FCCM输入在它改变状态之后。

注:Intersil不建议二极管仿真与rDS(ON)电流传感拓扑。低边转弯MOSFET会导致总电流测量不准确。

三态PWM输入

ISL6210和其他Intersil驱动程序的一个独特功能是在脉宽调制输入端增加一个关闭窗口。如果脉冲宽度调制信号进入并保持在关闭窗口内对于设置的延迟时间,输出驱动程序被禁用,并且两个MOSFET栅极都被拉低并保持在低位。关闭当脉冲宽度调制信号移到关闭窗口。否则,PWM上升和下降电气规范中概述的阈值确定何时启用上下闸门。自适应穿透保护两种驱动均采用自适应穿透式保护防止上下mosfet传导同时短路输入电源。这是通过确保下降门关闭一个MOSFET在另一个被允许打开之前。

在关闭较低的MOSFET时,LGATE电压为监控,直到达到1V阈值,此时乌加特被释放起来。自适应直通电路在关闭UGATE。一旦上MOSFET栅到源电压已降至1V阈值以下,LGATE为允许上升。除了门限监控之外,一个可编程的MOSFET开关之间的延迟可以通过Z将电阻器与FCCM输入串联。这次延误允许最大的设计灵活性超过MOSFET选择。延迟可以从5ns编程到50ns从电流的绝对值流入FCCM引脚。如果不使用电阻器,则选择最小5ns延迟。门限监控是不受附加的。更多细节请参见图2和图3。

控制死区时间的方程如图3所示表示为:

该方程可以重写为RDELAY的解跟随:

内自举二极管

此驱动程序具有内部引导二极管。简单地在启动和相位之间添加外部电容器引脚完成引导电路。下面的公式有助于选择正确的引导电容器尺寸:

其中QG1是每个上MOSFET的栅极电荷量在VGS1栅极源电压下,NQ1是控制mosfet。ΔVBOOT_CAP项定义为上浇口驱动轨道允许下垂。例如,假设选择两个IRLR7821 FET作为上MOSFETs。门电荷,QG,来自数据在4.5V(VGS)栅极电源电压下,薄板为10nC。然后在PVCC级别,QGATE被计算为22nC。我们将假设驱动电压在脉宽调制上下降200毫伏循环。我们发现自举电容至少为需要0.110μF。下一个较大的标准值电容为0.22分μF。优质陶瓷电容器推荐。

功耗

封装功耗主要是开关频率(FSW),输出驱动阻抗外栅电阻,以及所选的MOSFET内部栅极电阻和总栅极电荷。精明的所需应用的驱动器中的功耗为对确保安全运行至关重要。超过最大值允许的功耗水平将推动IC超过最大建议工作结温度125°C。最大允许IC功耗SO14包在室温下约为1W,而QFN封装中的功耗容量,带外露散热垫,约2W。见布局图改进传热的考虑因素段落建议。在将驱动程序设计为应用程序时建议使用以下计算方法确保以所需频率安全运行精选的mosfet。由于mosfet的栅极电荷和驱动器内部电路及其相应的平均驱动电流分别用方程4和方程5估计,

其中栅极电荷(QG1和QG2)定义为中的特定门到源电压(VGS1和VGS2)相应的MOSFET数据表;IQ是驱动器的总和两个驱动输出端无负载的静态电流;NQ1NQ2是上下mosfet的数目,分别是。IQ VCC产品是无电容负载的驱动器,通常可以忽略不计。总栅极驱动功率损耗在沿过渡路径的电阻元件。驱动器电阻消耗了总栅极驱动功率的一部分损失,其余将由外门消散电阻(RG1和RG2,应短以避免干扰贯通保护动作电路)和莫斯费特。图5和图6显示了典型的上部和下部栅极驱动开启过渡路径。上的功耗驾驶员大致可以估计为:

布局注意事项

异相环PCB和功率器件的寄生电感(上、下胎)可引起严重的响铃,超过设备的绝对最大额定值。这个相位节点边缘的负振铃会增加自举电容器通过内部充电bootstrap二极管,在某些情况下,它可能会导致过度应力穿过启动管脚和相位管脚。因此,用户应该仔细布局,选择合适的mosfet和驱动器。这个D2PAK和DPAK封装mosfet寄生率高铅电感,这会加剧这个问题。场效应晶体管选择对减少相位环起着重要作用。如果必须使用更高电感的FET,肖特基二极管建议在较低的MOSFET上夹持负极相位环。一个好的布局将有助于减少相位上的响铃以及门节点:

避免使用via跨引导分离组件和相位管脚,在VCC和GND管脚之间。这个解耦回路应短。

所有电源线(UGATE、PHASE、LGATE、GND、VCC)应短而宽,避免使用过孔;否则,尽可能使用两个过孔进行互连。

保持上场效应管源和下场效应管漏为尽可能靠近热。

保持低场效应管源和电源接地宽而短。

输入电容器应放置在靠近漏极的位置上场效应管和下场效应管源可能的。

注:有关更多信息,请参阅Intersil技术简介TB447。热管理在大电流、大电流下实现最大的热性能开关频率应用,连接热量QFN部件与多通孔电源接地的衬垫为推荐。这种热扩散充分发挥其热潜能。