FAN3268：低电压 PMOS - NMOS 桥驱动器的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的驱动器对于电路的性能和稳定性至关重要。今天，我们就来深入探讨一下 ON Semiconductor 生产的 FAN3268 双 2A 栅极驱动器，看看它在电机控制等应用中能带来怎样的优势。

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一、产品概述

FAN3268 是一款专门为电机控制应用优化的驱动器，它能够驱动高端 P 沟道 MOSFET 和低端 N 沟道 MOSFET，适用于最高 18V 电压轨的应用场景。该驱动器具有 TTL 输入阈值，可实现逻辑输入的缓冲和电平转换功能。内部电路具备欠压锁定功能，当 VDD 电源电压低于工作水平时，能防止输出开关器件工作。同时，内部的 100k 电阻会在启动期间，在逻辑控制信号可能不存在的情况下，将同相输出拉低，反相输出拉至 VDD，从而使外部 MOSFET 保持关断状态。

二、产品特性

1. 宽工作电压范围

FAN3268 的工作电压范围为 4.5V 至 18V，这使得它能够适应多种不同的电源环境，为工程师在设计电路时提供了更大的灵活性。

2. 强大的驱动能力

它能够驱动电机控制或降压应用中的高端 PMOS 和低端 NMOS，在 Vout = 6V 时，具有 2.4A 灌电流和 1.6A 拉电流的能力，为 MOSFET 的快速开关提供了有力支持。

3. 独特的 MillerDrive 技术

采用 MillerDrive 架构的最终输出级，这种双极 - MOSFET 组合在 MOSFET 开关过程的米勒平台阶段提供高电流，可有效减少开关损耗，同时具备轨到轨电压摆幅和反向电流能力。

4. 独立使能引脚

拥有两个独立的使能引脚，默认状态为开启。如果同相通道 A 的使能引脚被拉低，OUTA 将被强制拉低；如果反相通道 B 的使能引脚被拉低，OUTB 将被强制拉高。若输入未连接，内部电阻会使外部 MOSFET 保持关断状态。

5. 其他特性

• 采用 8 引脚 SOIC 封装，便于安装和布局。
• 工作温度范围为 -40°C 至 +125°C，具有良好的温度适应性。
• 是无铅器件，符合环保要求。

三、引脚定义与输出逻辑

1. 引脚定义

引脚编号	名称	描述
1	ENA	通道 A 的使能输入，拉低该引脚可禁止驱动器 A，具有 TTL 阈值。
8	ENB	通道 B 的使能输入，拉低该引脚可禁止驱动器 B，具有 TTL 阈值。
3	GND	接地，输入和输出电路的公共接地参考。
2	INA	通道 A 的输入。
4	INB	通道 B 的输入。
7	OUTA	栅极驱动输出 A，除非存在所需输入且 VDD 高于欠压锁定阈值，否则保持低电平。
5	OUTB	栅极驱动输出 B（与输入反相），除非存在所需输入且 VDD 高于欠压锁定阈值，否则保持高电平。
6	VDD	电源电压，为 IC 提供电源。

2. 输出逻辑

FAN3268（通道 A）
ENA	INA	OUTA
0	0（默认输入信号，若无外部连接）	0
0	1	0
1（默认输入信号，若无外部连接）	0（默认输入信号，若无外部连接）	0
1（默认输入信号，若无外部连接）	1	1

FAN3268（通道 B）
ENB	INB	OUTB
0	0（默认输入信号，若无外部连接）	1
0	1	1
1（默认输入信号，若无外部连接）	0（默认输入信号，若无外部连接）	1
1（默认输入信号，若无外部连接）	1	0

四、电气特性与性能

1. 绝对最大额定值

在使用 FAN3268 时，需要注意其绝对最大额定值，如 VDD 电压范围为 -0.3V 至 20.0V，引脚电压范围也有相应的限制，超过这些额定值可能会损坏器件，影响其可靠性。

2. 电气特性

在典型工作条件下（TJ = 25°C），FAN3268 具有一系列电气特性，如工作电压范围为 4.5V 至 18.0V，静态供电电流在输入和使能未连接时为 0.75mA 至 1.20mA 等。此外，它还具有特定的输入阈值、使能阈值、输出电流和上升/下降时间等参数，这些参数对于电路的设计和性能评估至关重要。

3. 典型性能特性

通过一系列典型性能特性曲线，我们可以了解 FAN3268 在不同条件下的性能表现，如静态供电电流与电源电压、频率和温度的关系，输入阈值与电源电压和温度的关系，以及传播延迟、上升/下降时间等与电源电压和温度的关系。这些曲线为工程师在实际应用中优化电路性能提供了重要参考。

五、应用与设计要点

1. 输入阈值

FAN3268 具有 TTL 输入阈值，能够实现逻辑输入的缓冲和电平转换。输入阈值符合行业标准 TTL 逻辑阈值，与 VDD 电压无关，且具有约 0.4V 的迟滞电压。为了确保正常工作，驱动 TTL 输入的信号应具有快速的上升和下降沿，压摆率应不低于 6V/s，从 0 到 3.3V 的上升时间应不超过 550ns。

2. 静态供电电流

在 IDD（静态）典型性能特性曲线中，当所有输入和使能浮空（OUT 为低电平）时，曲线显示了测试配置下的最低静态 IDD 电流。对于其他状态，额外的电流会通过框图中输入和输出的 100k 电阻，实际静态 IDD 电流为曲线值加上额外电流。

3. MillerDrive 栅极驱动技术

FAN3268 的 MillerDrive 架构通过在 MOSFET 开关过程的米勒平台区域提供高电流，加快了开关速度。在 MOSFET 开关期间的零电压开关应用中，即使没有米勒平台，驱动器也能提供高峰值电流，以实现快速开关，这在同步整流应用中尤为常见。输出引脚的压摆率由 VDD 电压和输出负载决定，若需要较慢的 MOSFET 栅极上升或下降时间，可以添加串联电阻。

4. 欠压锁定

内部电路的欠压锁定功能可防止 VDD 电源电压低于工作水平时输出开关器件工作。当 VDD 上升但低于 3.9V 工作水平时，内部 100k 电阻会使同相输出拉低，反相输出拉至 VDD，以保持外部 MOSFET 在启动期间关断。部分启动后，电源电压必须下降 0.2V 才会关闭，这种迟滞特性有助于防止低 VDD 电源电压存在电源开关噪声时出现抖动。

5. VDD 旁路电容

为了使 IC 能够快速开启器件，应在 VDD 和 GND 引脚之间连接一个低 ESR 和 ESL 的本地高频旁路电容 CBYP，且走线长度应尽量短。选择 CBYP 的值时，通常要将 VDD 电源上的纹波电压保持在 ≤5%，一般选择值 ≥20 倍等效负载电容 CEQV（定义为 QGATE / VDD）的陶瓷电容，如 0.1μF 至 1μF 或更大的电容，同时可选择具有良好温度特性和高脉冲电流能力的电介质，如 X5R 和 X7R。如果电路噪声影响正常运行，可以增加 CBYP 的值至 50 - 100 倍 CEQV，或者将 CBYP 分成两个电容，一个基于等效负载电容选择较大值，另一个选择较小值（如 1 - 10nF）并靠近 VDD 和 GND 引脚，以承载电流脉冲的高频分量。

6. 布局和连接

在布局和连接 FAN3268 时，应遵循以下准则：

• 保持高电流输出和电源接地路径与逻辑和使能输入信号及信号接地路径分离，特别是在处理驱动器输入和使能引脚的 TTL 电平逻辑阈值时。
• 尽量将驱动器靠近负载，以减小高电流走线的长度，降低串联电感，改善高速开关性能，同时减少可能辐射 EMI 到驱动器输入和周围电路的环路面积。
• 若通道的输入未外部连接，框图中所示的内部 100k 电阻会使通道 A 输出低电平，通道 B 输出高电平。在嘈杂环境中，可能需要使用短走线将未使用通道的输入或使能连接到 VDD 或 GND，以防止噪声导致输出误触发。
• 许多高速电源电路容易受到自身输出或其他外部源注入的噪声影响，可能导致输出重新触发。为了获得最佳效果，应尽量使所有引脚的连接短而直接，同时最小化导通和关断电流路径。

  7. 热设计

  在高频开关 MOSFET 和 IGBT 的应用中，栅极驱动器会消耗大量功率。因此，确定驱动器的功率损耗和结温对于确保器件在可接受的温度范围内工作至关重要。总功率损耗由栅极驱动损耗（PGATE）和动态预驱动/直通电流损耗（PDYNAMIC）两部分组成，计算公式分别为： [P{GATE }=Q{G} × V{GS} × f{SW} × n] [P{DYNAMIC }=I{DYNAMIC } × V{DD} × n] 其中，n 为使用的驱动器通道数（1 或 2）。确定驱动器的功率损耗后，可以使用以下热方程评估驱动器结相对于电路板的温升： [T{J}=P{TOTAL } × Psi{JB}+T_{B}] 其中，TJ 为驱动器结温，