|
全橋驅(qū)動器UBA2030T及其應(yīng)用 1前言 飛利浦公司利用“BCD750功率邏輯工藝方法”制造的UBA2030T，是為驅(qū)動全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的功率MOSFET而專門設(shè)計的高壓IC。UBA2030T只需用很少量的外部元件，即可組成高強(qiáng)度放電（HID）燈電子鎮(zhèn)流器電路，并且為HID燈驅(qū)動電路的設(shè)計提供了解決方案。 2封裝、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能 UBA2030T采用24腳SO封裝，頂視圖如圖1所示。 UBA2030T芯片集成了自舉二極管、振蕩器、高壓和低壓電平移相器、高端（左、右）和低端（左、右）驅(qū)動器及控制邏輯等電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。 表1列出了UBA2030T的引腳功能。 2主要參數(shù)及特點(diǎn) 2.1主要參數(shù) UBA2030T的主要參數(shù)及參考數(shù)據(jù)如表2所列。 2.2主要特點(diǎn)
圖1SO24封裝頂視圖 UBA2030T的主要特點(diǎn)如下： 內(nèi)置自舉二極管，用作驅(qū)動全橋電路可使外部元件減少到最低限度； 高壓輸入直達(dá)570V，為驅(qū)動內(nèi)部電路和全橋
圖2UBA2030T的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 表1引腳功能
|
表2主要參數(shù)及參考數(shù)據(jù)
| 符號 | 參數(shù) | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 高壓 | ||||||
| VHV | 高壓電源（電壓） | 0 | － | 570 | V | |
| 啟動（經(jīng)腳HV施加） | ||||||
| Istrtu | 啟動電流 | － | 0.7 | 1.0 | mA | |
| Vth(osc,strt) | 啟動振蕩門限電壓 | 在fbridge=500Hz下，無載 | 14.0 | 15.5 | 17.0 | V |
| Vth(osc,strt) | 停止振蕩門限電壓 | 在fbridge=500Hz下，無載 | 11.5 | 13.0 | 14.5 | V |
| 輸出驅(qū)動器 | ||||||
| Io(source) | 輸出源電流 | VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=0V | 140 | 190 | 240 | mA |
| Io(sink) | 輸出灌電流 | VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=15V | 200 | 260 | 320 | mA |
| 內(nèi)部振蕩器 | ||||||
| fbridge | 橋路振蕩器頻率 | EXQ腳連接到SGND | 50 | － | 50000 | Hz |
| 外部振蕩器 | ||||||
| fosc(ext) | 外部振蕩器頻率 | RC腳連接到SGNDfbridge=fosc(ext)/2 | 100 | － | 100000 | Hz |
| 死區(qū)時間 | ||||||
| tdead | 死區(qū)時間控制范圍（外部可調(diào)） | 0.4 | － | 4 | μs | |
| 橋路使能 | ||||||
| IIH | 高電平輸入電流 | 使能激活 | 100 | － | 700 | μA |
| IIL | 低電平輸入電流 | 使能堵塞 | 0 | － | 20 | μA |
| 關(guān)閉 | ||||||
| VIH | 高電平輸入電壓 | 關(guān)閉激活：1ΔVSD/Δt1>5V/ms | 4.5 | － | VDD? | V |
| VIL | 低電平輸入電壓 | 關(guān)閉阻塞：1ΔVSD/Δt1>5V/ms | 0 | － | 0.5 | V |
| II（SD） | 輸入電流 | 0 | － | 50 | μA | |
中的MOSFET，IC提供自己產(chǎn)生的低電源電壓；
利用在DTC腳和SGND腳之間連接的電阻器RDT來設(shè)定死區(qū)時間tdead,并且RDT=270tdead－70,RDT(min)=50kΩ,RDT(max)=1MΩ(RDT的單位為kΩ時，tdead的單位為μs)；
振蕩器頻率可調(diào),當(dāng)使用內(nèi)部振蕩器時，橋路（bridge）頻率可利用外部電阻器ROSC和電容器COSC設(shè)定：fbridge=1/(2×8×ROSC×COSC),并要求ROSC=200kΩ～2MΩ；
內(nèi)置PMOS高壓移相器，以控制橋路使能功能；
具有關(guān)閉功能，只要在SD腳上的輸入達(dá)到4.5V，全橋中的4只MOSFET則被關(guān)斷。
3應(yīng)用介紹
UBA2030T典型應(yīng)用主要是在高壓的（HPS）燈和金屬鹵燈這類HID燈電子鎮(zhèn)流器電路中作為全橋驅(qū)動器。
3.1基本應(yīng)用電路
用UBA2030T作驅(qū)動器和HID燈為負(fù)載的全橋基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。在這個應(yīng)用電路中，
圖3UBA2030T作驅(qū)動器、HID燈為負(fù)載的全橋基本電路
圖4帶外部控制電路的HID燈全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
圖5控制電路以橋路高端作參考的HID燈驅(qū)動器電路
圖6用低壓DC電源為內(nèi)部電路
提供電流的HID燈全橋驅(qū)動器電路
BER腳、BE腳、EXO腳和SD腳都接系統(tǒng)地，沒有使用橋路使能和關(guān)閉功能。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩器時，橋路換向頻率由ROSC和COSC的取值決定。當(dāng)HV施加電壓超過振蕩觸發(fā)門限（典型值是15.5V）時，振蕩器開始振蕩。如果在HV腳上的電壓降至振蕩器停止門限（典型值是13V）電壓，IC將重新進(jìn)入啟動狀態(tài)。
一旦IC開始正常工作，在功率開關(guān)HL（Q1）和LR（Q4）導(dǎo)通時，HR（Q3）和LL（Q2）則截止；當(dāng)HR（Q3）和LL（Q2）導(dǎo)通時，HL（Q1）和LR（Q4）則截止。UBA2030T提供的換向邏輯，保證了在HID燈中能產(chǎn)生交變電流。
HID燈的啟動需要施加一個3kV～10kV的高壓脈沖。由帶負(fù)阻特性的觸發(fā)元件、電容器和升壓線圈等組成的點(diǎn)火器電路，在通電之后能產(chǎn)生足夠使HID燈擊穿的高電壓，使燈引燃。為防止HID燈出現(xiàn)“聲共振”現(xiàn)象，導(dǎo)致電弧不穩(wěn)，燒壞燈管，對于HID燈驅(qū)動電路,往往還要采取“聲共振”抑制措施。
3.2帶外部振蕩器控制的應(yīng)用電路
圖4示出的是帶外部振蕩器控制電路的HID燈全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該應(yīng)用電路中，UBA2030T的RC腳、BER腳和BE腳連接系統(tǒng)地，橋路換向頻率由外部振蕩器決定，關(guān)閉輸入腳（SD腳）可以用作關(guān)斷全橋電路中的全部MOSFET。
3.3控制電路以橋路高端作參考的HID燈全橋驅(qū)動器電路
UBA2030T在驅(qū)動HID燈全橋系統(tǒng)中作為換向器元件使用。HID燈的使用壽命依賴于通過石英壁的鈉遷移量。為使鈉遷移比率減至最小，HID燈以系統(tǒng)地為參考時，必須在負(fù)壓下工作。圖5示出的是控制單元以橋路高端作參考的HID燈全橋驅(qū)動器電路。在該應(yīng)用電路中，BER腳和HV腳都連接到系統(tǒng)地。
圖6所示的以橋路高端作為參考的又一種HID燈全橋驅(qū)動電路。BER腳連接系統(tǒng)地，通過HV腳流入IC內(nèi)部低壓電路的電流可以由低壓DC電源（如電池）提供，如圖6中虛線所示。RDT的數(shù)值在50kΩ與1000kΩ之間。當(dāng)RDT=220KΩ時，死區(qū)時間tdead是1μs.
在任何應(yīng)用中，在IC腳HV上的電壓不能低于在VDD腳上的電壓。否則，不論是在啟動狀態(tài)還是進(jìn)入正常工作期間，全橋都不會正確工作。在啟動階段，IC的EXO腳和SD腳都應(yīng)處于低電平。在EXO腳和SD腳的電壓為時間函數(shù)時，其變化速率應(yīng)大于5V/ms。