@yeming
第二部分基本描述UBA2032是高压单晶片、用EZ-HVSOI工艺的集成电路.电路的设计应用于驱动全桥的MOSFET.另外,它还有阻塞功能、内部可调振荡器、外部高压转换可驱动全桥的转换功能.为保证50%的精确占空比,振荡器在送到输出之前通过一个除法器.方框图(图1)[图片]500){this.resized=true;this.width=500;this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}"onclick="if(!this.resized){returntrue;}else{window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/21/1095203668.gif');}"onmousewheel="returnimgzoom(this);">引脚功能符 号引 脚描 述UBA2032TUBA2032TS-LVS11付供电电压(对逻辑输入)EXTDR22振荡信号输入+LVS33正供电电压(对逻辑输入)n.c.44空n.c.-5空HV56高电压输入n.c.67空n.c.-8空VDD79内部低电压SU810启动延迟内部信号DD911除法器阻塞输入BD1012桥阻塞控制输入RC1113内部振荡器RC输入SGND1214信号地GHL1315左上MOSFET栅极FSL1416左边悬浮供电SHL1517左上MOSFET源极n.c.1618空n.c.-19空GLL1720左下MOSFET栅极PGND1821电源地n.c.1922空GLR2023右下MOSFET栅极n.c.2124空n.c.-25空SHR2226右上MOSFET源极FSR2327右边悬浮供电GHR2428右上MOSFET栅极图2,图3.
第三部分
功能描述
供电电压
供电电压由HV脚来决定.例如全桥的供电电压.IC自己内部会产生低压来供内部电压使用,因此无需附加低压电路.但要连接一个电容到VDD来滤波.电路也可以直接在VDD输入低电压来工作,在这种情况下,HV脚必须连到VDD脚或SGND脚.
启动
当供电电压升高时,IC进入了一个启动的状态,高端的晶体管仍然关闭,低端的打开.在启动状态下,自举电容充电,桥输出电流是零.启动状态的定义是在VDD=VDD(UVLO)之前.这里UVLO是等待低电压锁定.在启动状态时,桥阻塞功能无效.
电源驱动的释放
在VDD脚或HV脚上的供电电压高到可释放驱动功率的时候,桥的输出电压依赖于EXTDR脚的控制信号,见表1.如DD脚为低电平(除法器有效),全桥将在预定义的位置开始工作,GLR和GHL为高电平,GLL和GHR为低电平.如果DD脚为高电平(除法器无效),桥的位置将依赖于EXTDR的状态.
如果VDD和HV脚上的供电电压下降到复位电压以下时,IC将又进入启动状态.
振荡
在HV脚上的供电电压经过释放功率驱动点时,桥在两个定义的状态之间互换.
·左上和右下MOSFET开
右上和左下MOSFET关
·左上和右下MOSFET关
右上和左下MOSFET开
振荡在三个不同的模式下产生
·内部振荡器模式
在这种模式下,全桥频率由外部电阻(Rosc)和电容(Cosc)的数值决定,这时EXTDR脚必须连到+LVS脚,为了实现精确的50%占空比,要使用内部的除法器,内部除法器的使用用连接DD到SGND脚来实现.由于除法器的存在,桥的频率是振荡频率的一半,桥的转换在信号加到RC的下降沿时发生.为使电流的损耗最小,+LVS,-LVS和EXTDR一起连到SGND或VDD脚.在这种情况下,逻辑电压供电电路的电流源是关断的.
·无内部除法器的外部振荡器模式
在外部振荡器的模式下,外部源连到EXTDR,RC脚对SGND短路,让内部振荡器停止工作.如果内部除法器无效(DD脚连到VDD脚),桥输出信号的占空比由外部振荡器信号决定,桥频率等于外部振荡器的频率.
·带内部除法器的外部振荡器模式
外部振荡器的模式也适用于使用内部除法器,(RC脚和DD脚连到SGND脚).由于存在除法器,桥频率是外部振荡频率的一半,桥的转换由EXTDR对V-lvs信号的下降沿来触发.
如果VDD或HV脚上的供电电压下降到功率驱动复位电压以下时,UBA2032将重新进入启动状态,桥振荡频率的设计方程是
非重叠时间
非重叠时间是关断导通的一对功率MOSFET和打开下一对功率MOSFET之间的时间.非重叠时间由合适的非重叠电路来实现.在实际运用中使用非重叠时间时,每个频率都要使非重叠时间最佳.非重叠时间是由相关半桥电压的下降沿的延缓时间来决定的,见图4,内部将会检测到斜线的存在,最小的非重叠时间已在内部固定了
图4..
除法器功能
如果DD脚连到了SGND脚,那么就存在有除法器的功能.如果除法器的功能存在,那么在桥输出位置和EXTDR脚之间就没有直接的联系.
启动延迟
正常情况下,只要VDD脚或HV脚达到释放功率驱动的电平时,电路就开始振荡,这时低端三极管的栅极驱动电压等于VDD,而对于高端的三极管是VDD-0.6V,如果这个电压对于驱动太低时,功率驱动的释放将通过SU脚来延迟.一个简单的滤波器(R是在VDD脚和SU脚之间;C是在SU脚和SGND之间)将用于制造延迟或用于处理器的控制信号.
桥阻塞
只要BD脚上的电压升到桥阻塞电压(1.29V),桥阻塞功能用于关闭所有的MOSFET,桥阻塞功能在其他状态下无效.
表1 逻辑表;注1
状态 输 入(注2) 输 出(注3)
BD SU DD EXTDR GHL GHR GLL GLR
启动状态 高 X X X 低 低 低 低
低 X X X 低 低 高 高
振荡 状态 高 X X X 低 低 低 低
低 低 X X 低 低 高 高
低 高 高 高 低 高 高 低
低 高 低 低 高
低 高 低(4) 低 高 低 低 高
低到高 高 低 低 高
高 高 低 低 高
高到低(5) 低 高 高 低
注释:
1． X=不管
2． BD,SU和DD都是相对SGND的逻辑电平,EXTDR是相对-LVS的逻辑电平.
3． GHL是相对于SHL的逻辑电平,GHR是相对于SHR的逻辑电平, GLL和GLR是相对于PGND的逻辑电平.
4． 如DD脚＝低电平,桥进入预定义位置(振荡状态和BD脚为低电平,SU脚为高电平),GHL为高,GLR为高,GLL为低,GHR为低.
5． 仅仅是EXTDR从高到低,GHL,GHR,GLL和GLR从低到高,或从高到低变化.
极限参数
根据绝对最大额定值规定(IEC60134);所有的电压相对于SGND测量,正电流的方向为流进IC.
符 号 参 数 条 件 最小值 最大值 单 位
Vdd 供电电压(低电压) 直流数值 0 14 V
瞬时小于0.1us 0 17 V
Vhv 供电电压(高电压) 0 550 V
Vfsl 悬浮左供电 Vshl=Vshr=550V 0 564 V
Vshl=Vshr=0V 0 14 V
Vfsr 悬浮右供电 Vshl=Vshr=550V 0 564 V
Vshl=Vshr=0V 0 14 V
Vshl 上左源极电压 相对PGND和SGND -3 +550 V
相对SGND,t<1us -14 - V
Vshr 上右源极电压 相对PGND和SGND -3 +550 V
相对SGND,t<1us -14 - V
Vpgnd 电源地电压 相对SGND 0 5 V
V-lvs 逻辑输入付供给电压 T<1s 0 464 V
V+lvs 逻辑输入正供给电压 Vhv=450V;t<1s 0 464 V
Vhv=0V;DC 数值 0 14 V
Vhv=0V;瞬时t<1 us 0 17 V
Vi(extdr) EXTDR引脚外部振荡器输入电压 相对V-lvs 0 V+lvs V
Vi(rc) RC脚输入电压 直流数值 0 VDD V
瞬时T<0.1us 0 17 V
Vi(su) SU脚输入电压 直流数值 0 VDD V
瞬时T<0.1us 0 17 V
Vi(bd) BD脚输入电压 直流数值 0 VDD V
瞬时T<0.1us 0 17 V
Vi(dd) DD脚输入电压 直流数值 0 VDD V
瞬时T<0.1us 0 17 V
SR 输出脚回转率 可重复的 0 4 V/ns
Tj 结点温度 -40 +150 °C
Tamb 环境温度 -40 +150 °C
Tstg 储存温度 -55 +150 °C
Vesd HV,+LVS,-LVS,EXTDR,FSL,GHL,SHL,SHR,GHR和FSR的静电电压 注1 - 900 V
注1:根据人体模型(HBM):等效于100pF串联一个1.5K的电阻放电.
热特性
符 号 参 数 条 件 数 值 单 位
Rth(j-a) 从结点到环境的热阻UBA2032TUBA2032TS 在空气里 80100 K/WK/W
质量规定
按照“普通集成电路质量规定:SNW-FQ-611”
特性
Tj=25°C;所有的电压相对于SGND;正电流流进IC;除非其他说明.
符 号 参 数 条 件 最小 典型 最大 单位
高压
Ihv 高压供电电流 t<0.5s和Vhv=550V 0 - 30 uA
Ifsl,Ifsr 高压悬浮供电电流 t<0.5s和Vfsl=Vfsr=564V 0 - 30 uA
Iextdr EXTDR脚供电电流 t<0.5s和Vextdr=464V 0 - 30 uA
I+lvs +lvs脚供电电流 t<0.5s和V+lvs=464V 0 - 30 uA
I-lvs -lvs脚供电电流 t<0.5s和V-lvs=450V 0 - 30 uA
启动;通过HV引脚的功率
Ii(hv) HV输入电流 Vhv=11V;注1 - 0．5 1．0 mA
Vhv(rel) 释放驱动功率的电平 11 12．5 14 V
Vhv(uvlo) 复位驱动功率的电压 8．5 10 11．5 V
Vhv(hys) HV滞后电压 2．0 2．5 3．0 V
Vdd 内部供电电压 Vhv=20V 10.5 11.5 13.5 V
启动;通过Vdd的功率
Ii(dd) Vdd输入电流 Vdd=8.25V;注2 - 0．5 1．0 mA
Vdd(rel) 释放驱动功率的电平 8．25 9．0 9．75 V
Vdd(uvlo) 驱动功率的复位电平 5．75 6．5 7．25 V
Vdd(hys) 滞后电压 2．0 2．5 3．0 V
输出状态
Ron(h) 高端MOS开通电阻 Vfsr=Vfsl=12V;对SHR和SHL;Isource=50mA 15 21 26 W
Roff(h) 高端MOS关闭电阻 Vfsr=Vfsl=12V;对SHR和SHL;Isink=50mA 9 14 18 W
Ron(l) 低端MOS开通电阻 Vdd=12V;Isource=50mA 15 21 26 W
Roff(l) 低端MOS关闭电阻 Vdd=12V;Isink=50mA 9 14 18 W
Io(source) 输出电流 Vdd=Vfsl=Vfsr=12V;Vghr=Vghl=Vglr=Vgll=0V 130 180 - mA
Io(sink) 吸收电流 Vdd=Vfsl=Vfsr=12V;Vghr=Vghl=Vglr=Vgll=0V 150 200 - mA
Vdiode 自举二极管压降 Idiode=1mA 0.8 1.0 1.2 V
Tslope 适合非重叠的最小DV/Dt 绝对数值 5 15 25 V/us
Tno(min) 最小非重叠时间 600 900 1300 ns
Vfsl HS左边电压锁定 3.0 4.0 5.0 V
Vfsr HS右边电压锁定 3.0 4.0 5.0 V
Ifsl FS左边供电电流 Vfsl=12V 2 4 6 uA
Ifsr FS右边供电电流 Vfsr=12V 2 4 6 uA
DD输入
Vih 高电平输入电压 Vdd=12V 6 - - V
Vil 低电平输入电压 - - 3 V
Ii(dd) 流进DD脚的电流 - - 1 uA
SU input
Vih 高电平输入电压 Vdd=12V 4 - - V
Vil 低电平输入电压 - - 2 V
Ii(su) 流进SU脚的输入电流 - - 1 uA
外部驱动输入
Vih 高电平输入电压 相对V-lvs 4.0 - - V
Vil 低电平输入电压 相对V-lvs - - 1.0 V
Ii(extdr) 流进EXTDR脚输入电流 - - 1 uA
Fbridge 桥频率 注3 - - 200 KHz
低电压逻辑供电
I+lvs 低电压供电电流 V+lvs=Vextdr=5.75到14V(相对V-lvs) - 250 500 uA
V+lvs 低电压供电电压 相对V-lvs 5.75 - 14 V
桥失效电路
Vref(dis) 参考电压无效 1.23 1.29 1.35 V
Ii(bd) 输入电流无效 - - 1 uA
内部振荡器
Fbridge 桥振荡频率 注3 - - 100 kHz
DFosc(T) 相应温度变化的桥振荡频率 Fbridge=250Hz和Tamb=-40°C到+150°C -10 0 +10 %
DFosc(vdd) 相应Vdd变化的桥振荡频率 Fbridge=250Hz和Vdd=7.25到14V -10 0 +10 %
Kh 高电平启动点 Vrc(high)=KhXVdd 0.38 0.4 0.42
Kl 低电平启动点 Vrc(low)=KhXVdd - 0.01 -
Kosc 振荡器常数 Fbridge=250Hz 0.94 1.02 1.10
Rext 连到Vdd的外部电阻 100 - - K ohm
注释:
1． 电流定义在桥不振荡的状况.流进HV引脚的电流大小由热保护电路限制.电流限制在当Tj=150°C时为11mA.
2． 电流定义在桥不振荡的状况同时HV连到Vdd脚.
3． 最小频率由自举电容决定.
应用资料
基本应用
应用于HID灯的基本全桥结构如图5所示,这里没有用到启动延时和外部驱动功能.-LVS,+LVS,EXTDR和BD对SGND短路,用内部的振荡器实现50%的占空比,把DD连到SGND上来实现内部除法器的功能.
IC的电源由高压来提供,由于使用内部振荡器,桥转换频率由Rosc和Cosc决定.当HV电压上升到释放驱动时,桥开始振荡(典型情况是HV脚12.5V).如HV脚上的供电电压下降到功率驱动的复位电压以下时(HV脚上的典型值是10V),UBA2032进入启动状态.
外部控制的运用
图6给出包含系统地参考控制电路.+LVS象外部振荡器控制单元那样连接以及-LVS连到SGND.RC脚对SGND短路.桥的工作频率由外部振荡器决定,桥阻塞电路能立即关闭所有的MOSFET.
应用于汽车前灯
HID灯的寿命依赖于钠离子渗透过灯的石英玻璃的速度,为减小这些效应,灯必须工作在对系统地负电压状态.图7给出了HID灯用于汽车灯的实际应用,+LVS和HV脚如控制电路那样,沿着控制电路参考系统地和桥工作于付电压对系统地连接.桥的输出状态和EXTDR的位置相关,也可见计时图.
附加应用资料
栅极电阻
在HID的点火阶段,会产生大量的EMC火花,这能在MOSFET栅极引起瞬时大电压和振荡.当这些栅极直接连着驱动器时,将会发生驱动输出电压超载.因此,在每个栅极驱动器串联一个最小为100ohm的电阻来阻隔栅极驱动器和实际的功率MOSFET的栅极.
很需要增加一个二极管和这个栅极电阻并联,其理由是:
1． 及时关闭功率三极管
2． 在桥的高DV/Dt点时来保证功率管处于关断状态,典型的应用依赖于功率MOSFET的特性(栅极电荷,米勒电容)
在高频应用时栅极电荷和供电电流
全部需要给功率MOSFET充电的所需电流等于
这里:I栅极＝栅极电流,f桥＝桥频率,Q栅极＝栅极电荷.
这个电流通过内部低电压供给(Vdd),因为这个电流限制在11mA,在高频和MOSFET有相对高的栅极电荷时,这最大Vdd供给电流不太够用.象这个结果,内部的低电压供给(Vdd)和栅极驱动电压将下降,导致全桥MOSFET导通的电阻值增加(Ron),在这种情况下必须有一个附加的低供电电压.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/21/1095203668.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
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