深入解析Onsemi NCP5106A/B高压半桥驱动芯片

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的驱动芯片对于电路的性能和稳定性至关重要。今天，我们就来详细探讨Onsemi公司的NCP5106A和NCP5106B高压半桥驱动芯片，看看它们能为我们的设计带来哪些优势。

文件下载：NCP5106-D.PDF

芯片概述

NCP5106是一款高压栅极驱动IC，有A和B两个版本。它能够直接驱动两个N沟道功率MOSFET或IGBT，采用半桥配置（版本B）或其他高侧+低侧配置（版本A）。该芯片运用自举技术确保高侧功率开关的正常驱动，并且拥有两个独立输入。

产品特性

高电压范围

NCP5106的电压范围可达600V，这使得它能够适应许多高压应用场景。例如，在一些工业电源、电机驱动等领域，高电压范围能够提供更强大的驱动能力。

dV/dt抗扰性

具备±50V/nsec的dV/dt抗扰性，这意味着芯片在面对快速电压变化时，能够保持稳定的性能，减少干扰对电路的影响。

负电流注入特性

在温度范围内对负电流注入进行了特性表征，这有助于工程师在不同温度环境下准确评估芯片的性能，确保整个系统的稳定性。

宽驱动电源范围

驱动电源范围从10V到20V，为设计提供了更大的灵活性。工程师可以根据具体应用需求选择合适的电源电压。

高、低驱动输出

芯片提供高、低驱动输出，输出源/灌电流能力分别为250mA / 500mA，能够满足不同负载的驱动需求。

逻辑兼容性

支持3.3V和5V输入逻辑，方便与各种控制电路进行接口。

输入引脚电压摆动

输入引脚的电压摆动可达VCC，并且允许桥接引脚的负电压摆动扩展到 -10V，以实现信号传播。

匹配的传播延迟

两个通道之间的传播延迟匹配，确保了信号的同步性，减少了信号失真和误差。

输出与输入同相

输出与输入同相，使得电路的控制更加直观和方便。

独立逻辑输入

版本A具有独立逻辑输入，能够适应各种拓扑结构，为设计提供了更多的选择。

交叉传导保护

版本B具有100ns的内部固定死区时间，可有效防止交叉传导，提高电路的安全性。

欠压锁定（UVLO）

两个通道都具备欠压锁定功能，当电源电压低于设定阈值时，芯片会自动关闭，保护电路免受损坏。

引脚兼容

与行业标准引脚兼容，方便工程师进行替换和升级。

无铅封装

符合环保要求，是一款绿色环保的产品。

典型应用

半桥功率转换器

NCP5106非常适合用于半桥功率转换器，能够提供高效、稳定的驱动能力。

互补驱动转换器

如非对称半桥、有源钳位等转换器（仅A版本），可以充分发挥芯片的性能优势。

全桥转换器

在全桥转换器中，NCP5106也能提供可靠的驱动，确保电路的正常运行。

引脚说明

Pin Name	Description
IN_HI	高侧驱动器输出同相逻辑输入
IN_LO	低侧驱动器输出同相逻辑输入
GND	接地
DRV_LO	低侧栅极驱动输出
VCC	低侧和主电源
VBOOT	自举电源
DRV_HI	高侧栅极驱动输出
BRIDGE	自举返回或高侧浮动电源返回
NC	为爬电距离移除（仅DFN封装）

电气特性

输出部分

• 输出高短路脉冲电流（VDRV = 0V，PW ≤ 10μs）典型值为250mA。
• 输出低短路脉冲电流（VDRV = VCC，PW ≤ 10μs）典型值为500mA。
• 输出电阻（典型值@25°C）源端为30 - 60Ω，灌端为10 - 20Ω。
• 高电平输出电压（VBIAS - VDRV_xx @ IDRV_xx = 20mA）典型值为0.7 - 1.6V。
• 低电平输出电压（VDRV_XX @ IDRV_XX = 20mA）典型值为0.2 - 0.6V。

动态输出部分

• 导通传播延迟（Vbridge = 0V）典型值为100 - 170ns。
• 关断传播延迟（Vbridge = 0V或50V）典型值为100 - 170ns。
• 输出电压上升时间（从10%到90% @ VCC = 15V，负载1nF）典型值为85 - 160ns。
• 输出电压下降时间（从90%到10% @ VCC = 15V，负载1nF）典型值为35 - 75ns。
• 高侧和低侧之间的传播延迟匹配（@25°C）典型值为20 - 35ns。
• 内部固定死区时间（仅B版本）典型值为65 - 190ns。

输入部分

• 低电平输入电压阈值典型值为0.8V。
• 输入下拉电阻（VIN < 0.5V）典型值为200kΩ。
• 高电平输入电压阈值典型值为2.3V。
• 逻辑“1”输入偏置电流（@VIN_xx = 5V @ 25°C）典型值为5 - 25μA。
• 逻辑“0”输入偏置电流（@VIN_xx = 0V @ 25°C）典型值为 -2.0μA。

电源部分

• VCC欠压启动电压阈值典型值为8.0 - 9.9V。
• VCC欠压关断电压阈值典型值为7.3 - 9.1V。
• VCC迟滞典型值为0.3 - 0.7V。
• Vboot启动电压阈值参考桥接引脚（Vboot_stup = Vboot - Vbridge）典型值为8.0 - 9.9V。
• Vboot欠压关断电压阈值典型值为7.3 - 9.1V。
• Vboot迟滞典型值为0.3 - 0.7V。
• 高压引脚到地的泄漏电流（VBOOT = VBRIDGE = DRV_HI = 600V）典型值为5 - 40μA。
• 有源模式下的功耗（VCC = Vboot，fsw = 100kHz，两个驱动器输出负载1nF）典型值为4 - 5mA。
• 抑制模式下的功耗（VCC = Vboot）典型值为250 - 400μA。
• VCC在抑制模式下的电流消耗典型值为200μA。
• Vboot在抑制模式下的电流消耗典型值为50μA。

应用信息

负电压安全工作区

在半桥配置中，桥接引脚可能会出现负电压。Onsemi提供了该芯片的特性数据，以显示其能安全工作的最大负电压。设计师需要确保应用中的负电压不超过特性曲线，并保留一定的安全裕量。如果桥接引脚接近安全工作极限，可以通过插入一个电阻和一个二极管来限制负电压，防止芯片出现错误行为。

订购信息

Device	Package	Shipping
NCP5106ADR2G	SOIC - 8 (Pb - Free)	2500 / Tape & Reel
NCP5106BDR2G	SOIC - 8 (Pb - Free)	2500 / Tape & Reel

需要注意的是，部分器件已经停产，如NCP5106APG、NCP5106BPG、NCP5106AMNTWG和NCP5106BMNTWG。

总结

Onsemi的NCP5106A和NCP5106B高压半桥驱动芯片具有高电压范围、良好的抗扰性、宽驱动电源范围等众多优点，适用于多种功率转换应用。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的版本，并结合芯片的电气特性和应用信息，确保电路的性能和稳定性。你在使用类似驱动芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。