Texas Instrument LM2101半桥栅极驱动器是一款紧凑型高压栅极驱动器,设计用于驱动同步降压或半桥配置中的高侧和低侧N沟道MOSFET。SH 引脚上的 – 1V DC和–19.5V瞬态负电压处理提高了高噪声应用中的系统鲁棒性。小型耐热增强型8引脚WSON封装允许将驱动器放置在更靠近电机相位的位置,从而改善了PCB布局。Texas Instruments LM2101还采用与行业标准引脚排列兼容的8引脚SOIC封装。低侧和高侧电源轨上提供欠压锁定 (UVLO),以在加电和断电期间提供保护。
数据手册:*附件:Texas Instruments LM2101半桥栅极驱动器数据手册.pdf
特性
- 驱动两个采用半桥配置的N沟道MOSFET
- GVDD上的典型欠压锁定为8V
- SH上处理的绝对最大负瞬态电压为–19.5V
- BST上的绝对最大电压为107V
- 峰值源/灌电流为0.5A/0.8A
- 传播延迟:115ns(典型值)
功能框图
LM2101 107V半桥栅极驱动器技术解析与应用指南
一、产品核心特性
LM2101是德州仪器(TI)推出的高性能半桥栅极驱动器,具有以下突出特点:
- ?高压驱动能力?:支持107V绝对最大电压(BST引脚)
- ?强健的负压处理?:SH引脚支持-19.5V瞬态负压和-1V DC稳态负压
- ?快速开关性能?:典型传播延迟仅115ns,支持高频开关应用
- ?双路独立驱动?:0.5A源电流/0.8A灌电流驱动能力
- ?集成保护功能?:GVDD和BST双路UVLO保护(8V典型开启阈值)
二、关键电气参数
1. 绝对最大额定值
参数 | 范围 | 单位 |
---|---|---|
GVDD电压 | -0.3~19.5V | V |
BST-SH电压 | -0.3~19.5V | V |
SH瞬态负压 | -19.5V(<100ns) | V |
工作结温 | -40~125℃ | °C |
2. 开关特性
- 传播延迟(tDLFF/tDHFF):115ns典型值
- 上升时间(tR_GH/tR_GL):28ns@1nF负载
- 下降时间(tF_GH/tF_GL):18ns@1nF负载
- 死区时间(tMON/tMOFF):30ns典型值
三、创新设计解析
1. 增强型负压处理技术
LM2101采用创新的SH引脚设计:
- 内置-19.5V瞬态电压保护电路
- 支持-1V DC稳态负压
- 防止电机驱动等噪声环境下的误触发
2. 双路UVLO保护
- GVDD UVLO:8.15V开启/7.7V关闭(典型值)
- BST UVLO:7.6V开启/7.15V关闭(典型值)
- 0.45V典型滞回电压防止振荡
3. 紧凑型封装
- 8引脚WSON(2mm×2mm)和SOIC封装
- WSON封装θJA=78.2°C/W(带散热焊盘)
- 适合高密度PCB布局
四、典型应用设计
1. 无刷直流电机驱动方案
?关键设计要点?:
- 自举电路设计:
- 栅极电阻选择:
- 典型值4.7-10Ω
- 计算公式:RGATE = (VGVDD-VDH)/Ipeak - Rint ≈ (12-2.1)/0.5 - 5.25 ≈ 14.75Ω
2. 功率损耗估算
- 静态损耗:PQC = 12V×0.43mA + 11V×0.15mA ≈ 6.8mW
- 动态损耗:PQG = 2×12V×17nC×50kHz ≈ 20.4mW
- 总损耗估算:Ptotal ≈ 27mW(@50kHz开关频率)
五、布局指南
- ?电源处理?:
- GVDD引脚旁放置1μF+0.1μF去耦电容
- BST-SH电容距芯片<3mm
- ?信号完整性?:
- 栅极走线长度<20mm
- 敏感信号采用包地处理
- ?热设计?:
- WSON封装推荐使用散热过孔阵列
- 2oz铜厚PCB改善散热
LM2101凭借其高压处理能力和紧凑封装,特别适合电动工具、电动两轮车等空间受限的高噪声应用场景,为工程师提供了可靠的半桥驱动解决方案。
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实现隔离式半桥栅极驱动器的设计基础

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