FAN73933半桥栅极驱动IC：特性、应用与设计要点

引言

在电子工程领域，半桥栅极驱动IC是功率电子系统中的关键组件，它对于高速功率MOSFET和IGBT的驱动起着至关重要的作用。今天我们要介绍的FAN73933半桥栅极驱动IC，以其出色的性能和丰富的特性，在众多应用场景中展现出强大的优势。

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一、FAN73933概述

FAN73933是一款具有关断和可编程死区控制功能的半桥栅极驱动IC，可驱动工作电压高达 +600V 的高速MOSFET和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。它采用了飞兆半导体的高压工艺和共模噪声消除技术，即使在较高dv/dt噪声环境中，也能保证高侧驱动器工作稳定。

二、主要特性

2.1 浮动通道与驱动能力

浮动通道可实现高达 +600V 的自举运行，具备 2.5A/2.5A 的典型源电流/灌电流驱动能力，能将容许负 (V{S}) 摆幅扩展至 -9.8V（用于 (V{BS}=15 ~V) 时的信号传播），这使得它在高压应用中表现出色。

2.2 信号特性

输出与输入信号同相，兼容 3.3V 和 5V 逻辑输入电平，适用于两个通道的匹配传播延迟，确保信号的准确传输和同步。

2.3 保护功能

两个通道均内置欠压闭锁（UVLO）功能，可防止驱动电路当 (V{DD}) 和 (V{BS}) 低于指定的阈值电压时发生故障。同时，内置共模dv/dt噪声消除电路，有效提高了抗干扰能力。

2.4 可编程死区时间控制

具备可编程死区时间控制功能，当 (R_{DT}=0 Omega) 时，内部最小死区时间为 220ns，可根据实际应用需求进行灵活调整。

三、应用领域

3.1 高速功率MOSFET和IGBT栅极驱动

FAN73933的高驱动能力和良好的信号特性，使其非常适合用于高速功率MOSFET和IGBT的栅极驱动，能够确保功率器件的快速开关和稳定运行。

3.2 感应加热

在感应加热应用中，需要快速、精确的功率控制，FAN73933的高速响应和可编程死区时间控制功能，能够满足感应加热系统的要求。

3.3 大功率DC - DC转换器

对于大功率DC - DC转换器，FAN73933的高电流和低输出压降特性，有助于提高转换效率和稳定性。

3.4 同步降压转换器

同步降压转换器需要精确的驱动信号和快速的开关速度，FAN73933的匹配传播延迟和高速驱动能力，能够满足同步降压转换器的性能需求。

3.5 电机驱动逆变器

在电机驱动逆变器中，FAN73933可提供稳定的驱动信号，确保电机的平稳运行，同时其抗干扰能力也能有效减少电机运行中的噪声和故障。

四、技术参数

4.1 绝对最大额定值

应力超过绝对最大额定值可能会损坏器件，因此在设计时需要严格遵守。例如，高侧浮动电源电压 (V{B}) 的范围为 -0.3V 至 625.0V，功率耗散 (P{D}) 最大为 1W 等。

4.2 推荐工作条件

为确保器件的最佳性能，需要在推荐的工作条件下使用。如高侧浮动电源电压 (V{B}) 应在 (V{S}+10) 至 (V_{S}+20) V 之间，工作环境温度范围为 -40°C 至 +125°C 等。

4.3 电气特性

在 (V{BIAS }(V{D D}, V{B S})=15.0 ~V) 、(V{SS}=COM=0 ~V) 、(DT =V{SS}) 且 (T{A}=25^{circ} C) 的条件下，各项电气参数表现稳定。例如，(VDD) 电源静态电流 (I{QDD}) 典型值为 0.9mA，(VBS) 静态电源电流 (I{QBS}) 典型值为 50μA 等。

4.4 动态电气特性

在特定条件下，导通传播延时 (t{ON}) 典型值为 160 - 230ns，关断传播延时 (t{OFF}) 典型值也为 160 - 230ns，死区时间可根据 (R_{DT}) 的不同进行调整。

五、设计要点

5.1 瞬变 (V_{S}) 负电压问题

自举式电路存在高侧开关器件关断时发射极出现负电压的问题，可能导致自举电容过压、输入信号丢失和闭锁等情况。FAN73933虽能处理负极性 (V{S}) 瞬变情况，但仍建议通过谨慎处理电路板布局，最大限度地减小寄生参数，限制瞬变 (V{S}) 负电压。

5.2 印刷电路板布局

为减少寄生元件和噪声耦合，开关之间的走线应避免回路或偏差，降低封装体距离PCB板的高度，考虑所有功率开关的配合放置以减少走线长度。同时，接地层不应置于高压浮置侧下方或附近，应尽可能减少栅极驱动环路。

5.3 元件布置

在 (V{DD}) 和 (V{SS}) 引脚之间放置旁路电容，VDD 和 COM 之间的旁路电容值应至少是自举电容的十倍以上。自举电阻 (R{BOOT}) 通常建议采用 5 - 10Ω，自举电容 (C{BOOT}) 使用低 ESR 电容，如陶瓷电容。元件应尽可能靠近引脚放置，自举二极管 (D{BOOT}) 应尽可能靠近自举电容 (C{BOOT}) 。

六、总结

FAN73933半桥栅极驱动IC以其丰富的特性和出色的性能，在高速功率MOSFET和IGBT驱动等多个应用领域具有广泛的应用前景。在设计过程中，我们需要充分考虑其技术参数和设计要点，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用FAN73933的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。