驱动器【ＦＡＮ３ＸＸＸ系列高速低端ＭＯＳＦＥＴ驱动器概述】

　　FAN3XXX系列是飞兆公司(FAIRCHILD)2007年10月推出的新产品，是一种高速低端MOSFET驱动器系列。该系列各种驱动器与PWM控制器及功率MOSFET组合可设计出各种高频、大功率开关电源。根据驱动器的通道数、输出电流大小，有不同的封装及型号，可满足各种开关电源的大小结构及不同输出功率的需要。
　　
　　主要特点
　　
　　FAN3XXX系列主要特点：
　　1　速度高
　　FAN3XXX在2.2nF负载时，输入90％到输出10％的时间小于35nS。在传播延迟上比很多竞争者要快。
　　2　两通道间紧密匹配
　　FAN3224在4.7nF负载时，在两通道间的差别测量值小于0.5nS(典型值)。两通道并联时有极好的性能。
　　3　输入结构
　　FAN3XXX系列有单输入驱动器及双输入驱动器，应用十分灵活。单输入结构如图所示。例如FAN322X双驱动器，每一通道都有使能端(EN)，另一输入端输入反相或同相逻辑。
　　
　　双输入结构如图所示。同相工作时将IN-端接L，使用IN+输入；反相工作时将IN+接H，使用IN-输入。其真值表如表所示。
　　FAN3100用作同相驱动器时接法如图所示，其输入及输出波形如图所示。从图中可看出：在VDD低于欠压锁存(UVL0)阈值时，无输出，只有VDD大于欠压锁存阈值电压时才有输出。
　　FAN3100用作反相驱动器时接法如图所示，其输入及输出波形如图所示。
　　
　　4 CMOS或TTL逻辑电压兼容
　　FAN3XXX系列的各型号的输入信号是CMOS或TTL逻辑电压兼容，使设计更容易。在TTL电压输入时，其高电压≥2.0V；低电压≤0.8V。CMOS输入阈值与VDD有关，高电压≈0.6VDD；低电压≈0.4VDD。
　　5　封装尺寸小
　　在业界中FAN3XXX系列封装尺寸是最小的。2A驱动器采用2mm×2mm的MLP-6封装；4A驱动器采用3mm×3mm的MLP-8封装。另外，它也有SOLC及SOT标准封装。各种封装的尺寸如图所示。
　　6　工作电压范围宽，其VDD极限值为20V。
　　
　　典型应用电路
　　
　　FAN3XXX系列MOSFET驱动器与PWM控制器及功率MOSFET可以组成各种不同结构的开关电源。图8是一种采用2个FAN3100 MOSFET驱动器(IC1、IC2)及3个功率MOSFET(Q1～Q3)组成的隔离式DC/DC转换器电路(图中未画出PWM控制器，仅画出PWM控制器输出的PWM信号)。
　　
　　在图中，ICI的IN-接地组成同相驱动电路，输出的PWM信号经驱动器后驱动开关器Q1，Q1的负载是高频变压器T1的原边线圈，高频变压器副边得电。PWM控制器输出的PWM信号同时输入到高频变压器T2，经T2隔离后的PWM信号加到IC2的IN-端(IC2的IN+接地，组成反相驱动器)，驱动器IC2的输出去控制变压器副边的MOSFET Q3(Q3作同步整流器)。
　　在T1副边上＋下一时，Q2导通、Q3截止，电压经电感L1、COUT及负载供电，经Q2形成回路。在T1副边上一下+时，Q2截止，IC2输出的高电压使Q3导通。L1储存的能量向负载释放，经Q3形成回路，其工作状态如图所示。这种同步整流的结构具有较高的转换效率。
　　图仅画出驱动开关器Q1及驱动同步整流器Q3的部分电路。要输出电压稳定还需要将输出电压经光电耦合器隔离反馈到PWM控制器，改变输出脉冲宽度来调节输出电压，这部分电路未在图中画出。
　　
　　驱动器电流参数的选择
　　
　　FAN3XXX系列低端MOSFET驱动器IC 使用较方便、电路简单，在开关电源设计时主要是选择其电流参数。这里先介绍一下为什么MOSFET在工作时需要这样大的电流?
　　MOSFET是一种栅极电压控制漏极电流的器件，在低端MOSFET中以地为基准，其漏极电流ID由栅极电压VG大小来决定(或VGS大小来决定)。VGS越大，则ID越大。这好像与电流没有关系。但在栅极电压建立的过程中，由于在栅极与源极之间存在极间电容CGS，驱动器需要提供电流向CGS充电，充电电流为IGS。当要求MOSFET导通时间很快，则要求充电电流很大。同样，在MOSFET要求很快关断时，CGS上的电荷要很快通过驱动器放掉，也会形成很大的放电电流。CGS的容量越大、要求MOSFET的开关速度越高，则在导通及关断过程中的充、放电流越大，这种充放电电流可达几A。
　　
　　在功率MOSFET选定后，在数据资料(data sheet)中可找到总的栅极电荷QG值，按QG=CGS×VDD，求出CGS值。为满足电源的高频开关要求，尽可能选择QG小的MOSFET，不仅可满足高频开关要求，并且使驱动器功耗也较小。CGs值与MOSFET的输出漏极电流ID大小及其耐压大小有关，一般为几十nC到一百多nC。
　　表给出各种不同QG条件时，在不同驱动器电流时的开关时间。设计者可参照表选择电流参数。
　　在开关电源设计时，最大的开关频率是确定的，则开关时间也确定。其次根据选定的开关器，确定其QG，则利用表可确定需要多大电流的驱动器。
　　驱动器的电流参数也可用近似的计算方法来计算，其计算公式如下：
　　开关导通时(输出源电流)，IDVD,SRC≥1.5(QG/tsw-on)　(1)
　　开关关断时(输入沉电流)，IDVR,SNK≥1.5(QG/tsw-off)
　　(2)
　　式中，IDVR,SRC及IDVR,SNK是驱动器输出源电流或输入沉电流的电流中间值；QG是MOSFET的总栅极电荷(可从MOSFET资料中查到)，1.5是实验测定的系数。
　　
　　驱动器的功耗PDRIVE
　　
　　驱动器的总功耗为每个驱动器功耗之和，每通道的功耗为：
　　PDRIVE=VDD×QG×fSW　(3)
　　式中，VDD为驱动器的工作电压，QG为MOSFET的总栅极电荷，fSW为开关频率。
　　按上式计算出的功耗应小于该驱动器最大允许的功耗。