ADP3650雙路自舉式12V MOSFET驅(qū)動(dòng)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，MOSFET驅(qū)動(dòng)器是電源轉(zhuǎn)換電路中的關(guān)鍵組件。今天我們要探討的是Analog Devices公司的ADP3650，一款專為非隔離同步降壓電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的雙路高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)器。

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1. ADP3650的特性與應(yīng)用

1.1 特性

• 一體化同步降壓驅(qū)動(dòng)：ADP3650是一款一體化的同步降壓驅(qū)動(dòng)器，僅需一個(gè)PWM信號(hào)就能同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路MOSFET，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
• 自舉式高端驅(qū)動(dòng)：其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器采用自舉式設(shè)計(jì)，能夠處理浮動(dòng)高端柵極驅(qū)動(dòng)器相關(guān)的高電壓轉(zhuǎn)換率。
• 抗交叉導(dǎo)通保護(hù)：內(nèi)置重疊驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，可防止外部MOSFET出現(xiàn)直通電流，提高了系統(tǒng)的可靠性。
• 輸出禁用功能：通過(guò)OD引腳可以關(guān)閉高端和低端MOSFET，防止系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)輸出電容快速放電。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

ADP3650適用于多個(gè)領(lǐng)域，包括電信和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)，以及負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換，如為內(nèi)存、DSP、FPGA和ASIC等供電。

2. 規(guī)格參數(shù)詳解

2.1 數(shù)字輸入?yún)?shù)

數(shù)字輸入引腳（IN、OD）具有明確的電壓和電流要求。輸入電壓高電平需達(dá)到2.0V，低電平不超過(guò)0.8V，輸入電流范圍在 -1μA至 +1μA之間，并且具有一定的遲滯特性，范圍為40mV至350mV。

2.2 高端驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

高端驅(qū)動(dòng)器的輸出電阻在不同條件下有所不同。在BST - SW = 12V、TA = 25°C時(shí)，輸出電阻典型值為2.5Ω；在TA = -40°C至 +85°C時(shí)，最大值為3.9Ω。此外，還給出了無(wú)偏置過(guò)渡時(shí)間、傳播延遲時(shí)間等參數(shù)。

2.3 低端驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

低端驅(qū)動(dòng)器的輸出電阻同樣受溫度影響，在不同溫度條件下有相應(yīng)的取值范圍。同時(shí)，還規(guī)定了過(guò)渡時(shí)間、傳播延遲時(shí)間和超時(shí)延遲等參數(shù)。

2.4 電源參數(shù)

電源電壓范圍為4.15V至13.2V，電源電流在不同條件下有所變化，UVLO電壓為3.0V，并且具有350mV的遲滯。

3. 工作原理分析

3.1 低端驅(qū)動(dòng)器

低端驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)接地的N溝道MOSFET，其偏置電源內(nèi)部連接到VCC和PGND。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器啟用時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出與PWM輸入信號(hào)相位相差180°；當(dāng)ADP3650禁用時(shí)，低端柵極保持低電平。

3.2 高端驅(qū)動(dòng)器

高端驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)的N溝道MOSFET，其偏置電壓由連接在BST和SW引腳之間的外部自舉電源電路提供。自舉電路包括二極管D1和自舉電容CBST1，Cisr2和RBST用于降低高端柵極驅(qū)動(dòng)電壓和限制開關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換率。

3.3 重疊保護(hù)電路

重疊保護(hù)電路可防止兩個(gè)主功率開關(guān)（Q1和Q2）同時(shí)導(dǎo)通，避免直通電流和相關(guān)損耗。該電路通過(guò)自適應(yīng)控制Q1關(guān)斷到Q2導(dǎo)通的延遲，以及內(nèi)部設(shè)置Q2關(guān)斷到Q1導(dǎo)通的延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。

4. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

4.1 電源電容選擇

為ADP3650的電源輸入（VCC）選擇一個(gè)本地旁路電容，推薦使用4.7μF的低ESR多層陶瓷芯片（MLCC）電容，并盡量靠近ADP3650放置，以減少噪聲并提供部分峰值電流。

4.2 自舉電路設(shè)計(jì)

自舉電容的電壓額定值應(yīng)能承受兩倍的最大電源電壓，推薦最小額定值為50V。電容值可根據(jù)公式計(jì)算得出，同時(shí)需要選擇合適的RBST電阻和自舉二極管。

4.3 MOSFET選擇

在選擇與ADP3650接口的外部MOSFET時(shí)，應(yīng)考慮降低驅(qū)動(dòng)器和MOSFET的應(yīng)力。高端MOSFET通常選擇高速、低柵極電阻和低輸入電容/電荷的器件；低端MOSFET則應(yīng)選擇低導(dǎo)通電阻的器件，以減少傳導(dǎo)損耗。

4.4 PCB布局

PCB布局對(duì)電路性能至關(guān)重要。應(yīng)盡量縮短高電流路徑的走線長(zhǎng)度，并使用寬（>20mil）的走線；減小DRVH和DRVL輸出與MOSFET柵極之間的走線電感；將ADP3650的PGND引腳盡可能靠近低端MOSFET的源極連接；將VCC旁路電容盡可能靠近VCC和PGND引腳放置；在可能的情況下，使用過(guò)孔將熱量從IC傳導(dǎo)到其他層。

5. 總結(jié)

ADP3650是一款功能強(qiáng)大的雙路MOSFET驅(qū)動(dòng)器，具有一體化設(shè)計(jì)、自舉式高端驅(qū)動(dòng)、抗交叉導(dǎo)通保護(hù)等特性，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要根據(jù)其規(guī)格參數(shù)和工作原理，合理選擇電源電容、自舉電路組件、MOSFET，并優(yōu)化PCB布局，以確保電路的性能和可靠性。你在使用ADP3650或類似MOSFET驅(qū)動(dòng)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。