UCC27321高速MOSFET驱动芯片的工作原理

1、TI 公司推出的新的 MOSFET 驱动芯片能输出 9A 的峰值电流，能够快速地驱动 MOSFET 开关管，在 10nF 的负载下，其上升时间和下降时间的典型值仅为 20ns。 工作电源为 415V。 工作温度范围为-40C-105CO图 1 给出了芯片的内部原理图，表 1 为输入、输出逻辑表。表 2 为各个引脚的功能介绍。UCC27321 的 ENBL 是给设计者预留的引脚端，为高电平有效（见表 1）。在标准工业应用中，ENBL 端经 100K 的上拉电阻接至高电平。一般正常工作时可以悬空。为求可靠，也可将其接至输入电源高电平，低电平时芯片不工作。通过对 ENBL 的精心设置可以设计出可靠的

2、保护电路。UCC27321 的输出端采用了独特的双极性晶体管图腾柱和双MOSFET 图腾柱的并联结构， 能在几百纳秒的时间内提供高达 9A 的峰值电流并使得有效电流源能在低电压下正常工作。当输出电压小于双极性晶体管的饱和压降时，其输出阻抗为MOSFET 的 Ron。当驱动电压过低或过冲时，输出级 MOSFET 的体二极管提供了一个小的阻抗。这就使得在绝大多数情况下，无须在输出脚 6、7 与地之间额外地增加一个肖特基二极管。UCC27321 在 MOSFET 的弥勒高原效应转换期间能获得 9A 的峰值电流。UCC27321 内部独特的输出结构使得放电能力比充电能力要强的多。充电时电流流经 P 沟

3、道 MOS,放电时电流流经 N 沟道 MOS,这就使得这种芯片的驱动关断能力要比其导通能力强，对防止ENBL图1UCC27321内建J总理CTCC273321E14BLIWOUT01o000110101表1输入、够出运辐表弓脚动他介标号eVQ4AGNT篇战公共想必知近被购的MOSFET的跚.3EN0L1麒M,高电福效.内融过IMK扪注至VDD.1jNri-监动输入信号W6V宙VD103V3OUTQ篇册.6c即心淅摄在一粒MOSFET贪件9A的婚11JPGND输捌公井船加部丁的嬲.VDDI1啊）芯片工作电氧正常工作的1、凯3TE至电甯啦也可3例空.1引岫战UCC27321UCC27321 使用注

4、意事项电路布局上的考虑UCC27321 的最大输入电流为 500mA,输入信号可以由 PWM控制芯片或逻辑门产生。我们不需要对输入信号进行整形而刻意减小驱动速度。若想限制其驱动速度，可在其输由端与负载间串一个电阻，有助于吸收驱动芯片的损耗。驱动芯品的低阻抗和高 di/dt,都会带来寄生电感和寄生电容产生的振铃。为尽可能消除这些不良影响，我们在电路布局上应加以注意.总的来说，驱动电路应尽可能的靠近负载。在 UCC27321 的输由侧 VDD和地之间跨接一个 1uF 的低 ESR电容以滤除电源高频分量。将 PIN1 和 PIN8、PIN4 和 PIN5 相连；输由端 PIN6 和 PIN7相连后接

5、至负载。PGND、AGND 之间，两个 VDD 引脚之间都存在一个较小的阻抗。为了使输入、输由电源和地之间进行解耦，同时利用上述特征，可在 5 脚和 8 脚之间跨接一个 1uF 的低 ESR 电容（有助于获得大的驱动电流），在 1 脚和 4 脚之间跨接一个 0.1uF 的陶瓷电容以降低输由阻抗。若想获得进一步的解耦，可在 PIN1 和 PIN8 之间串一小磁环以消除电流振荡； 在 PIN4 和 PIN5 之间加一对反并联二极管，实现 PGND 和 AGND 之间的解耦。由于在 MOSFET 开通时 UCC27321 能提供很大的充电电流，根据公式哼 F,可知驱动电压在开通时有很高的电压尖峰。为

6、防止栅源电压过高，MOSFET 被击穿，可在输由端与地之间并一个 18V 的稳压管。驱动电流和功率要求在 MOSFET 开通时 UCC27321 能提供几百纳秒的 9A 峰值电流，使其迅速开通；为求迅速关断，驱动芯片应能对地提供同样高的放电电流。由于功率 MOSFET 为容性负载，开通时MOSFET栅极电压偏置为Vg,则给电容的充电能量可简单地看作为：7#J,Ciss 为 MOSFET 输入电容，Vg 为栅极偏置电压。当电容放电时，对地传输的能量也为 Eo这样芯片提供的功率损耗为：尸 7 弓心产其中：f 为开关管的工作频率.如果驱动芯片与栅极之间没有串接额外的电阻，则电路回路的阻抗会消耗这一部分能量即所有的能量会损耗在驱动芯片内部：电容充电和放电时各消耗一半能量。总结：UCC27321 驱动芯片具有良好的驱动特性，能快速驱动MOSF