ADP3629/ADP3630/ADP3631：高性能雙路 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET 驅(qū)動(dòng)器是不可或缺的關(guān)鍵組件，它對(duì)于提升系統(tǒng)性能和可靠性起著至關(guān)重要的作用。今天，我們就來(lái)深入探討 Analog Devices 推出的 ADP3629/ADP3630/ADP3631 這三款高性能雙路 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。

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一、特性亮點(diǎn)

1. 兼容性強(qiáng)

具備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容的引腳排列，這使得它在替換其他同類驅(qū)動(dòng)器時(shí)更加便捷，能很好地融入現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案中。而且其輸入與 3.3 V 邏輯電平兼容，能輕松適配現(xiàn)代數(shù)字電源控制器。

2. 驅(qū)動(dòng)能力卓越

擁有高達(dá) 2 A 的高電流驅(qū)動(dòng)能力，能夠快速地對(duì) MOSFET 的柵極電容進(jìn)行充放電，實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)操作。典型情況下，在 2.2 nF 負(fù)載時(shí)，上升時(shí)間和下降時(shí)間僅為 10 ns，大大提高了系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)速度。

3. 保護(hù)功能完善

• 欠壓鎖定（UVLO）：帶有滯回功能，確保在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，驅(qū)動(dòng)器能夠安全地啟動(dòng)和關(guān)閉，避免因電壓波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成損害。
• 過(guò)溫保護(hù)：提供兩級(jí)過(guò)溫保護(hù)，當(dāng)結(jié)溫達(dá)到 120 - 150°C 時(shí)會(huì)發(fā)出過(guò)溫警告信號(hào)（OTW），而當(dāng)溫度進(jìn)一步升高到 150 - 180°C 時(shí)則會(huì)觸發(fā)過(guò)溫關(guān)斷，有效保護(hù)器件免受過(guò)溫?fù)p壞。

  4. 信號(hào)傳輸精準(zhǔn)

  具有快速的傳播延遲，且通道間的傳播延遲匹配，能夠保證多個(gè) MOSFET 同步開(kāi)關(guān)，減少開(kāi)關(guān)損耗和電磁干擾。

二、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

• AC - DC 開(kāi)關(guān)模式電源：在開(kāi)關(guān)電源中，能夠快速準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng) MOSFET，提高電源的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。
• DC - DC 電源：為 DC - DC 轉(zhuǎn)換器提供高效的驅(qū)動(dòng)，確保輸出電壓的穩(wěn)定。
• 同步整流：通過(guò)快速開(kāi)關(guān) MOSFET，降低整流損耗，提高電源效率。
• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：可以精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效運(yùn)行。

三、工作原理剖析

1. 輸入驅(qū)動(dòng)要求

輸入信號(hào)需具有陡峭且干凈的前沿，避免使用緩慢變化的信號(hào)，以防在閾值跨越時(shí)產(chǎn)生多個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，損壞功率 MOSFET 或 IGBT。同時(shí)，輸入內(nèi)部有下拉電阻，確保輸入浮空時(shí)功率器件處于關(guān)斷狀態(tài)。SD 輸入帶有帶滯回的精密比較器，適合處理緩慢變化的信號(hào)。

2. 低側(cè)驅(qū)動(dòng)器

該系列驅(qū)動(dòng)器專為驅(qū)動(dòng)接地參考的 N 溝道 MOSFET 而設(shè)計(jì)，偏置內(nèi)部連接到 VDD 電源和 PGND。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器禁用時(shí)，低側(cè)柵極保持低電平，即使 VDD 不存在，OUTA/OUTB 引腳與 GND 之間也存在內(nèi)部阻抗，保證功率 MOSFET 正常關(guān)斷。

3. 關(guān)斷（SD）功能

SD 信號(hào)為高電平有效，內(nèi)部有上拉電阻，需外部下拉才能使驅(qū)動(dòng)器正常工作。其內(nèi)部比較器使用精確的參考電壓，可用于檢測(cè)過(guò)壓或過(guò)流故障，為系統(tǒng)提供額外的保護(hù)。

4. 過(guò)溫保護(hù)

過(guò)溫警告（OTW）是開(kāi)漏邏輯信號(hào)，低電平有效。正常工作時(shí)信號(hào)為高，超過(guò)警告閾值時(shí)被拉低。多個(gè)器件的 OTW 信號(hào)可采用線或方式連接到同一警告總線。當(dāng)過(guò)溫關(guān)斷功能觸發(fā)時(shí)，會(huì)關(guān)閉器件以保護(hù)其免受高溫?fù)p害。

四、參數(shù)規(guī)格詳析

1. 電源參數(shù)

• 電源電壓范圍為 9.5 - 18 V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 無(wú)開(kāi)關(guān)操作且輸入禁用時(shí)，電源電流為 1.2 - 3 mA；SD = 5 V 時(shí)，待機(jī)電流同樣為 1.2 - 3 mA。

  2. 數(shù)字輸入?yún)?shù)

• 輸入高電平電壓 VIH 為 2.0 V，低電平電壓 VIL 為 0.8 V。
• 輸入電流范圍為 - 20 - + 20 μA。

  3. 輸出參數(shù)

• 無(wú)偏置時(shí)輸出電阻為 80 kΩ。
• 峰值源電流和灌電流均可達(dá) 2 A。

  4. 開(kāi)關(guān)時(shí)間參數(shù)

• 上升時(shí)間和下降時(shí)間在 2.2 nF 負(fù)載下典型值為 10 ns，最大為 25 ns。
• 上升和下降傳播延遲分別為 14 - 30 ns 和 22 - 35 ns。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 電源電容選擇

為了減少噪聲并提供峰值電流，建議在 VDD 引腳與 PGND 之間使用 4.7 μF 的低 ESR 電容，并并聯(lián)一個(gè) 100 nF 的高頻陶瓷電容。同時(shí)，要將電容盡量靠近器件，縮短走線長(zhǎng)度。

2. PCB 布局

• 采用短而寬（> 40 mil）的走線來(lái)連接高電流路徑，降低走線電感。
• 盡量減小 OUTA 和 OUTB 輸出與 MOSFET 柵極之間的走線電感。
• 將 PGND 引腳盡可能靠近 MOSFET 的源極連接。
• 把 VDD 旁路電容放置在靠近 VDD 和 PGND 引腳的位置。
• 必要時(shí)使用過(guò)孔將熱量傳導(dǎo)到其他層，提高散熱效率。

  3. 并行操作

  ADP3629 和 ADP3630 的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)通道可以并聯(lián)使用，以增加驅(qū)動(dòng)能力并減少驅(qū)動(dòng)器的功耗。但在布局時(shí)需要特別注意，以優(yōu)化兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間的負(fù)載分配。

  4. 散熱考慮

  在設(shè)計(jì)功率 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)時(shí)，必須考慮驅(qū)動(dòng)器的最大功耗，避免超過(guò)最大結(jié)溫?？梢酝ㄟ^(guò)選擇合適的封裝、降低 VDD 偏置電壓、降低開(kāi)關(guān)頻率或選擇柵極電荷較小的功率 MOSFET 等方式來(lái)降低功耗。

六、總結(jié)

ADP3629/ADP3630/ADP3631 憑借其卓越的性能、完善的保護(hù)功能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了電子工程師在設(shè)計(jì) MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路時(shí)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，只要我們充分了解其特性和工作原理，并嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，就能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的電子系統(tǒng)。各位工程師朋友們，不妨在實(shí)際項(xiàng)目中嘗試使用這款驅(qū)動(dòng)器，看看它能為你的設(shè)計(jì)帶來(lái)怎樣的驚喜。