Texas Instruments LM2104半桥栅极驱动器设计用于驱动高侧和低侧N沟道MOSFET，具有同步降压或半桥配置。 此栅极驱动器在GVDD上具有8V典型欠压锁定，在BST上具有107V绝对最大电压，在SH上具有 –19.5V最大负瞬态电压处理能力。 LM2104驱动器提供475ns典型固定内部死区时间、115ns典型传播延迟，以及内置交叉传导预防功能。 此紧凑型高压栅极驱动器采用与行业标准引脚分配兼容的8引脚SOIC封装。典型应用包括无刷DC (BLDC) 电机、永磁同步电机 (PMSM)、伺服/步进电机驱动器、无绳吸尘器、电动自行车、电动滑板车和电池测试设备。

数据手册:*附件：Texas Instruments LM2104半桥栅极驱动器数据手册.pdf

特性

• 以半桥配置驱动两个N沟道MOSFET
• GVDD上的典型欠压锁定为8V
• 固定内部死区时间：475ns（典型值）
• 传播延迟：115ns（典型值）
• SH上的绝对最大负瞬态电压处理能力为–19.5V
• BST上的绝对最大电压为107V
• 峰值源/灌电流：0.5A/0.8A
• 内置防交叉传导功能
• 关断逻辑输入引脚SD
• 单输入引脚IN

功能框图

典型应用电路

德州仪器LM2104半桥栅极驱动器技术解析

一、关键特性与优势

1. 驱动能力与保护特性

• ‌高压耐受‌：107V BST绝对最大电压，-19.5V SH引脚负瞬态电压处理能力
• ‌驱动能力‌：0.5A峰值源电流/0.8A峰值灌电流
• ‌保护功能‌：
  • 高低侧电源轨UVLO保护
  • 内置交叉导通预防
  • ±1000V HBM ESD保护

2. 控制特性

• ‌单PWM输入‌：通过IN引脚简化控制接口
• ‌关断控制‌：SD引脚低电平时强制关闭两路输出
• ‌固定死区时间‌：475ns典型值，防止直通

3. 性能参数

• ‌快速响应‌：115ns典型传播延迟
• ‌开关特性‌：28ns上升时间/18ns下降时间(CLOAD=1000pF)
• ‌宽工作电压‌：9V至18V GVDD推荐范围

二、电气特性参数

1. 绝对最大额定值

参数	条件	范围	单位
VGVDD	低侧电源电压	-0.3至19.5	V
VBST-VSH	高侧电源电压	-0.3至19.5	V
VSH	DC电压	-1至95	V
VSH	瞬态(<100ns)	-19.5至95	V

2. 开关特性(VGVDD=12V)

参数	条件	典型值	单位
tDLRF	IN上升至GL下降	115	ns
tDHFF	IN下降至GH下降	115	ns
tDT	内部死区时间	475	ns
tR	输出上升时间	28	ns
tF	输出下降时间	18	ns

三、PCB布局指南

1. 关键布局原则

1. ‌电源去耦‌：
   • 100nF BST电容尽量靠近BST-SH引脚
   • 1μF GVDD电容靠近GVDD-GND引脚
2. ‌功率回路‌：
   • 保持开关节点(SH)走线短而宽
   • 使用完整地平面减少寄生电感
3. ‌热设计‌：
   • 充分利用PowerPAD散热
   • θJA=133.2°C/W(需适当降额)

2. 典型布局示例

1. 栅极驱动电阻靠近MOSFET栅极
2. 敏感信号远离高di/dt路径
3. 使用差分走线布置GH/GL信号

四、应用领域

1. 电机驱动

• 无刷直流(BLDC)电机
• 永磁同步电机(PMSM)
• 伺服/步进驱动器

2. 电源系统

• 离线式UPS
• 电池测试设备
• 同步降压转换器

3. 消费电子

• 无线吸尘器
• 电动工具
• 电动自行车/滑板车

五、设计注意事项

1. ‌负压处理‌：
   • SH引脚允许-1V DC/-19.5V瞬态负压
   • 必要时添加肖特基二极管(GH-SH或GL-GND)
2. ‌电源时序‌：
   • 确保VCC先于VOFFSET上电
     |VIO-VCC| < 0.3V
3. ‌热管理‌：
   • 最大结温150°C
   • 高温环境需降额使用