LT1336：高效半桥N沟道功率MOSFET驱动芯片的全面解析

在电子工程师的日常设计工作中，选择一款合适的功率MOSFET驱动芯片至关重要。今天，我们就来深入探讨Linear Technology公司推出的LT1336，一款具有诸多出色特性的半桥N沟道功率MOSFET驱动芯片。

文件下载：LT1336.pdf

一、产品概述

LT1336是一款经济高效的半桥N沟道功率MOSFET驱动芯片。其浮动驱动器能够驱动最高60V（绝对最大值）高压（HV）轨上的顶部N沟道功率MOSFET。在PWM操作中，片上开关稳压器即使在接近和达到100%占空比时，也能维持自举电容的电荷。同时，内部逻辑可防止半桥中的功率MOSFET同时导通，其独特的自适应保护功能消除了两个MOSFET的匹配要求，大大简化了高效电机控制和开关稳压器系统的设计。在低电源或启动条件下，欠压锁定会主动将驱动器输出拉低，防止功率MOSFET部分导通，0.5V的迟滞特性即使在电源缓慢变化时也能确保可靠运行。

二、产品特性

1. 高电压驱动能力：浮动顶部驱动器可开关高达60V的电压。
2. 内部升压稳压器：支持直流操作，在高占空比下仍能维持顶部驱动。
3. 快速转换时间：驱动10,000pF负载时，转换时间仅180ns。
4. 自适应非重叠栅极驱动：有效防止直通电流。
5. TTL/CMOS输入电平：方便与各种控制电路接口。
6. 欠压锁定与迟滞功能：增强系统稳定性。
7. 宽电源电压范围：工作电源电压为10V至15V。
8. 独立的顶部和底部驱动引脚：便于灵活设计。

三、应用领域

LT1336的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：

1. PWM高电流电感负载：如开关电源中的电感负载控制。
2. 半桥和全桥电机控制：用于直流电机、步进电机等的驱动。
3. 同步降压开关稳压器：提高电源转换效率。
4. 三相无刷电机驱动：实现高效的电机控制。
5. 高电流传感器驱动器：为传感器提供稳定的驱动电流。
6. D类功率放大器：提升音频放大的效率。

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

• 电源电压（引脚2、10）：20V
• 升压电压：75V
• 峰值输出电流（<10µs）：1.5A
• 输入引脚电压：–0.3V至V+ + 0.3V
• 顶部源极电压：–5V至60V
• 升压至源极电压（VBOOST – VTSOURCE）：–0.3V至20V

（二）电气参数

文档中详细列出了各种电气参数，如直流电源电流、升压电流、输入逻辑电平、欠压阈值、开关饱和电压等。这些参数在不同的条件下有不同的取值范围，工程师在设计时需要根据具体的应用场景进行合理选择。例如，在V+ = 15V，VINTOP = 0.8V，VINBOTTOM = 2V的条件下，直流电源电流IS的典型值为15mA，最大值为20mA。

五、引脚功能

1. ISENSE（引脚1）：升压稳压器ISENSE比较器输入。通过在引脚1和V +之间放置一个RSENSE电阻，可以设置最大峰值电流。如果不使用升压稳压器，该引脚可以悬空。
2. SV+（引脚2）：主信号电源。必须与信号接地引脚6紧密去耦。
3. INTOP（引脚3）：顶部驱动器输入。当引脚4为高电平时，引脚3禁用。一个3k的输入电阻和一个5V的内部钳位可以防止输入晶体管饱和。
4. INBOTTOM（引脚4）：底部驱动器输入。当引脚3为高电平时，引脚4禁用。同样有3k输入电阻和5V内部钳位。
5. UVOUT（引脚5）：欠压输出。当V +下降到欠压阈值以下时，集电极开路NPN输出导通。
6. SGND（引脚6）：小信号接地。必须与其他接地分开布线到系统接地。
7. PGND（引脚7）：底部驱动器电源接地。连接到底部N沟道MOSFET的源极。
8. BGATEFB（引脚8）：底部栅极反馈。必须直接连接到底部功率MOSFET的栅极。在引脚8放电到2.5V以下之前，顶部MOSFET的导通将被抑制。
9. BGATEDR（引脚9）：底部栅极驱动。是底部MOSFET的高电流驱动点。如果使用栅极电阻，应插入引脚9和MOSFET栅极之间。
10. PV+（引脚10）：底部驱动器电源。必须连接到与引脚2相同的电源。
11. TSOURCE（引脚11）：顶部驱动器返回。连接到顶部MOSFET的源极和自举电容的低端。
12. TGATEFB（引脚12）：顶部栅极反馈。必须直接连接到顶部功率MOSFET的栅极。在VTGATE FB – VTSOURCE放电到2.9V以下之前，底部MOSFET的导通将被抑制。
13. TGATEDR（引脚13）：顶部栅极驱动。是顶部MOSFET的高电流驱动点。使用栅极电阻时插入引脚13和MOSFET栅极之间。
14. BOOST（引脚14）：顶部驱动器电源。连接到自举电容的高端。
15. SWGND（引脚15）：升压稳压器接地。必须与其他接地分开布线到系统接地。如果不使用升压稳压器，该引脚可以悬空。
16. SWITCH（引脚16）：升压稳压器开关。连接到升压稳压器网络的电感/二极管。如果不使用升压稳压器，该引脚可以悬空。

六、工作原理

（一）基本操作

LT1336包含两个独立的驱动通道，具有独立的输入和输出。输入与TTL/CMOS兼容，能够承受高达V+的输入电压，输入阈值为1.4V，具有300mV的迟滞。两个通道均为非反相驱动器，内部逻辑确保在任何输入条件下，两个输出不会同时导通。当两个输入都为高电平时，两个输出都被主动拉低。

（二）升压稳压器

内部开关稳压器允许从PWM平稳过渡到直流操作。在PWM操作中，每次顶部源极引脚变低时，自举电容都会充电。当占空比接近100%时，输出脉冲宽度变窄，为上部MOSFET栅极提供升高电源的时间不足。当自举电容两端的电压降至10.6V以下时，基于电感的开关稳压器启动，接管自举电容的充电。

（三）浮动电源的获取

1. 升压拓扑：适用于开关频率始终高于10kHz且占空比不超过90%的应用。只需一个电阻、一个小电感、一个二极管和一个电容。但高压轨不能超过40V，以避免内部NPN开关的集电极 - 基极击穿电压。推荐的电流感测电阻、电感和自举电容值分别为2Ω、200µH和1µF。
2. 反激拓扑：适用于高压轨大于40V的应用。需要一个电阻、一个二极管、一个1:1匝数比的小变压器和一个电容。假设理想变压器，开关两端的最大电压约为V + + 11.3V。非理想变压器中的漏感会在开关打开瞬间产生过压尖峰，可以使用缓冲网络或齐纳二极管进行钳位。

七、MOSFET的选择与并联

（一）MOSFET选择

由于LT1336本身可保护顶部和底部MOSFET不同时导通，因此MOSFET的选择主要基于工作电压和RDS(ON)要求。MOSFET的BVDSS应至少等于LT1336的绝对最大工作电压，对于最大工作HV电源为60V的情况，MOSFET的BVDSS应为60V至100V。RDS(ON)的选择应根据所需的工作效率和MOSFET的最大结温来确定。

（二）MOSFET并联

当单个MOSFET的RDS(ON)无法满足要求时，可以并联两个或更多MOSFET。只要MOSFET通过热连接（如在共同的散热器上），它们会根据RDS(ON)的比例自动分担电流。LT1336的顶部和底部驱动器可以分别驱动五个并联的功率MOSFET，但可能会限制工作频率以防止LT1336过热。

八、应用案例

（一）开关稳压器应用

LT1336非常适合作为同步开关驱动器，用于提高降压（buck）开关稳压器的效率。在降压调节器中，通常使用高电流肖特基二极管在开关关闭时传导电感电流。而使用LT1336驱动同步MOSFET，可以显著降低传导损耗，提高效率。例如，在一个10A的电路中，使用LT1336和合适的PWM控制器（如LT3526），可以实现90%至95%的高效率。

（二）电机驱动应用

1. 单方向直流电机驱动：使用单个LT1336控制半桥可以驱动直流电机。电机的一端可以连接到电源或接地，通过控制输入信号可以实现电机的运行、自由停止和快速停止。
2. 双方向直流电机驱动：使用两个LT1336驱动H桥输出级，可以实现直流电机的双向运行、快速停止和自由运行。电机速度可以通过脉宽调制方波控制，适用于微计算机/DSP控制回路。

九、总结

LT1336是一款功能强大、性能出色的半桥N沟道功率MOSFET驱动芯片，具有高电压驱动能力、快速转换时间、自适应保护等诸多优点。在开关电源、电机控制等领域有着广泛的应用前景。工程师在设计时，需要根据具体的应用场景，合理选择电气参数、MOSFET，并注意解决可能出现的瞬态问题，以充分发挥LT1336的性能优势。你在使用LT1336或类似驱动芯片的过程中，遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。