深入解析 Onsemi NCP1393B：高电压半桥驱动器的卓越之选

在电子设计领域，一款性能出色的驱动器对于各类电源应用至关重要。Onsemi的NCP1393B高电压半桥驱动器，凭借其独特的特性和广泛的应用范围，成为众多工程师的首选。本文将深入剖析NCP1393B的各项特性、引脚功能、电气参数以及应用信息，为电子工程师们提供全面的参考。

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一、产品概述

NCP1393B是一款自振荡高压MOSFET驱动器，专为采用半桥拓扑的应用而设计。它采用专有高压技术，可承受高达600V的母线电压。通过单个电阻，其工作频率可在25kHz至250kHz之间调节。同时，它具备可调的欠压保护功能，确保母线电压在正确的工作范围内。内部100ms的PFC延迟定时器保证了下游主转换器在母线电压完全稳定后才开启。此外，固定的死区时间有助于降低直通电流。

二、产品特性

1. 宽工作频率范围

工作频率范围为25kHz至250kHz，最小频率调节精度为±3%，能够满足不同应用场景的需求。

2. 固定死区时间

死区时间固定为0.6μs，有效减少上下功率晶体管之间的交叉导通，提高系统效率。

3. 可调欠压保护

可根据简单的PFC关联进行欠压保护调节，确保系统在合适的母线电压下工作。

4. 100ms PFC延迟定时器

在驱动器重启时提供固定延迟，保证母线电压稳定，同时使软启动电容在重启前完全放电。

5. 锁存输入

在严重故障条件下（如过温或过压），锁存输入功能可确保系统安全。

6. 内部16V VCC钳位

提供一种被动电压调节方式，确保在非稳压电源或母线电容供电时，VCC电压稳定在16V。

7. 低启动电流

最大启动电流为50μA，允许设计师在驱动器由辅助绕组供电时使用高阻值启动电阻，显著降低启动电阻的功耗。

8. 驱动能力

具备1A/0.5A的峰值电流吸收/源驱动能力，能够有效驱动MOSFET。

9. 高耐压

可承受高达600V的母线电压，适用于离线应用。

10. 内部温度关断

当温度过高时，自动关断以保护器件。

11. 封装形式

采用SOIC - 8封装，符合无铅标准。

三、引脚功能

引脚编号	引脚名称	功能	引脚描述
1	VCC	驱动器供电	驱动器可接受高达16V的电压（由内部齐纳钳位提供）
2	Rt	定时电阻	通过在该引脚与GND之间连接电阻，设置工作频率
3	BO	欠压检测	检测低输入电压条件。当电压高于V latch时，完全锁存关闭驱动器
4	GND	IC接地	-
5	M lower	低侧驱动器输出	驱动低侧MOSFET
6	HB	半桥连接	连接到半桥输出
7	M upper	高侧驱动器输出	驱动高侧MOSFET
8	V boot	自举引脚	上一级的浮动电源端子

四、最大额定值

符号	额定值描述	值	单位
Vbridge	高压桥引脚 - 引脚6	-1至 +600	V
Vboot - Vbridge	浮动电源电压	0至20	V
VDRV_HI	高侧输出电压	Vbridge - 0.3至Vboot + 0.3	V
VDRV_LO	低侧输出电压	-0.3至VCC + 0.3	V
dVbridge/dt	允许的输出压摆率	+50	V/ns
ICC	可流入VCC引脚（引脚1）的最大电流	20	mA
V_Rt	Rt引脚电压	-0.3至5	V
除引脚4和5外所有引脚的最大电压	-0.3至10	V
RUA（50mm²铜35μm）	热阻结到空气	178	°C/W
RUA（200mm²铜35μm）	热阻结到空气	147	°C/W
存储温度范围	-60至 +150	°C
ESD能力（人体模型，除引脚1、6、7和8外）	2	kV
ESD能力（机器模型，除引脚1、6、7和8外）	200	V

需要注意的是，超过最大额定值表中列出的应力可能会损坏器件。如果超过这些限制，不能保证器件的功能，可能会造成损坏并影响可靠性。

五、电气特性

1. 电源部分

包括开启阈值电平、最小工作电压、浮动部分的启动和截止电压、内部逻辑复位的VCC电平、启动电流、内部IC消耗等参数。

2. 内部振荡器

最小和最大开关频率、参考电压、内部电阻放电、工作占空比对称性等。

3. 驱动输出

输出电压上升和下降时间、源电阻、吸收电阻、死区时间、高压引脚到地的泄漏电流等。

4. 保护功能

欠压输入偏置电流、欠压电平、滞后电流、BO引脚的锁存电压、驱动器停止前的传播延迟、任何驱动器重启前的延迟、温度关断和滞后等。

六、应用信息

1. 适用场景

NCP1393B主要用于低成本半桥应用，特别是谐振半桥应用，如平板显示器电源转换器、低成本谐振开关电源、笔记本电脑的高功率AC/DC适配器、离线电池充电器和灯镇流器等。

2. 关键特性应用

• 宽工作频率范围：内部电流控制振荡器可在高达250kHz的宽频率范围内工作，最小频率精度为3%，满足不同应用对频率的需求。
• 固定死区时间：有助于减少上下功率晶体管之间的交叉导通，提供三种不同死区时间值的版本，以覆盖广泛的应用。
• 100ms PFC定时器：在驱动器重启时提供固定延迟，确保母线电压稳定，同时使软启动电容在重启前完全放电。
• 欠压检测：BO输入通过电阻分压器监测母线电压水平，确保应用仅在所需的母线电压范围内工作。设计师可根据应用需求调整母线电压滞后。
• 锁存输入：与BO端子并联的锁存比较器输入，允许设计师在必要时锁存IC，如过压或过温情况。需将电源电压降至VCC reset阈值以下，或使VBO降至VBO水平以下，才能进行另一次启动尝试。
• 内部VCC钳位：内部齐纳钳位为无源电压调节器提供了一种方式，以在控制器由非稳压电源或母线电容供电时，将VCC电压维持在16V。
• 低启动电流：最大启动电流为50μA，允许设计师在驱动器由辅助绕组供电时使用高阻值启动电阻，降低启动电阻的功耗。

3. 电流控制振荡器

电流控制振荡器采用高速电路，可在50kHz至500kHz范围内工作。由于内部二分频产生两个Q和Q输出，输出M lower和M upper的最终有效信号在25kHz至250kHz之间切换。通过调节Rt引脚流出的电流可改变开关频率。内部定时电容Ct由与Rt引脚流出电流成比例的电流充电，当电容电压达到2.5V时，施加放电电流。在放电期间，输出驱动器禁用，死区时间由放电电流吸收能力决定。在PFC延迟期间，充电电流和整个振荡器禁用，以保持IC消耗低于400μA。

4. 欠压保护

欠压电路（BO）可保护应用免受低直流输入电压的影响。当电压低于给定水平时，控制器阻止输出脉冲；高于该水平时，允许输出脉冲。通过电阻分压器将高压（HV）轨的一部分引入引脚3，可选择开启和关闭电平。

5. 锁存关闭保护

在过压或过温等情况下，可通过在BO引脚添加比较器，将该引脚电压提升至V latch（典型值2V）以上，永久禁用脉冲。通常需将VCC降至6.5V以下才能重置控制器。

6. 高压驱动器

内部高压部分包含UVLO电路，确保上侧MOSFET有足够的Vgs。浮动驱动器部分的VCC由C boot电容提供，该电容由外部自举二极管重新充电。内部逻辑确保M lower驱动器在任何驱动器重启后首先开始脉冲，自举电容在第一个脉冲期间充电。

七、机械封装

NCP1393B采用SOIC - 8封装，详细的封装尺寸和引脚配置在文档中有明确说明。同时，文档还提供了多种不同引脚功能的样式，以满足不同应用的需求。

总结

Onsemi的NCP1393B高电压半桥驱动器以其丰富的特性、可靠的性能和广泛的应用范围，为电子工程师在电源设计领域提供了一个强大的工具。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求，充分利用其各项特性，设计出高效、稳定的电源系统。你在使用NCP1393B的过程中遇到过哪些问题？或者你对它的哪些特性最感兴趣呢？欢迎在评论区分享你的经验和想法。