Высоковольтные быстродействующие драйверы АО «Ангстрем» серии 1358EX

Введение

Надежность работы коммутационных схем и выходных каскадов электронных устройств во многом определяет производительность и надежность системы в целом. Преобразовательные и коммутационные схемы могут состоять из большого количества элементов, требовать защиты от неправильной комбинации управляющих сигналов, пониженного напряжения и т. д. Для управления такими схемами необходимы драйверы, имеющие ряд особенностей:

1. Высокий импульсный ток затвора, переключающего силовые транзисторы. Это позволит значительно снизить потери, возникающие на силовых транзисторах в момент переключения.
2. Встроенную защиту драйвера и силовых ключей от паразитного сквозного тока.
3. Высокую скорость переключения для формирования управляющих сигналов по определенным алгоритмам.
4. Защиту от пониженного напряжения питания.

Кроме технических требований, к драйверам могут предъявляться требования 100%-ного производства кристаллов и корпусов драйверов в России.

Высоковольтные драйверы серии 1358EX

«Ангстрем» разработал серию высоковольтных быстродействующих драйверов 1358EX (рис. 1) для управления нижними и верхними n-канальными МОП-транзисторами в синхронном понижающем преобразователе или в полумосте, а также для управления двухканальным драйвером нижних ключей. Микросхемы изготавливаются по БиКДМОП-технологии с низковольтными БиКМОП-компонентами и высоковольтными ДМОП-транзисторами n— и p-типа. Драйверы серии 1358EX имеют высокую нагрузочную способность и напряжение питания, малое время задержки на переключение каналов. У 1358ЕХ02 предусмотрена дополнительная возможность подстройки задержки внешним резистором, чтобы исключить вероятность возникновения паразитных сквозных токов в цепях внешних транзисторов.

Рис. 1. Серия драйверов 1358ЕХ в корпусе Н02.8-1В

Микросхемы предназначены для использования в широком спектре радиоэлектронной аппаратуры специального применения. В соответствии с ТУ АЕНВ.431420.578 для корпусов Н02.8-1В и 5119.16-А допустим диапазон температур окружающей среды –60…+125 °С. По ТУ АЕНВ.431420.637 для корпуса 4303.8-В — диапазон –60…+85 °С.

Основные характеристики серии драйверов серии 1358ЕХ:

• управление верхним и нижним ключом;
• малые задержки на переключение каналов: 25 нс (типовое значение);
• согласование каналов: 3 нс (типовое значение);
• низкий ток потребления;
• встроенная защита от пониженного напряжения питания;
• высокая нагрузочная способность: 1000 пФ с временем нарастания и спада выходного сигнала 8 нс;
• диапазон напряжения питания за счет буферного конденсатора: до 82 В;
• выходной импульсный ток драйвера: 1,4 А;
• подстройка задержки внешним резистором для исключения возможности возникновения паразитных сквозных токов при полумостовом включении микросхем 1358ЕХ02.

Состав серии драйверов 1358EX

Драйверы серии 1358EX производятся в нескольких вариантах, различающихся по функциональному назначению и типу корпуса (табл. 1, 2). Структурная схема моделей серии 1358ЕХ01 имеет три типа преобразователей входных сигналов (рис. 2). Структурная схема 1358ЕХ02 приведена на рис. 3. Типовые схемы включения микросхем в качестве двухканального драйвера нижних ключей и полумоста приведены на рис. 4, 5, 8.

Рис. 2. Электрическая структурная схема и условное графическое обозначение микросхем 1358ЕХ01.
* Для 1358ЕХ01АУ, 1358ЕХ01АУ1, 1358ЕХ01АТ — преобразователь входных сигналов ТТЛ-уровней;
для 1358ЕХ01БУ, 1358ЕХ01БУ1, 1358ЕХ01БТ — преобразователь входных сигналов ТТЛ-уровней с блокировкой от неправильной комбинации управляющих сигналов;
для 1358ЕХ01ВУ, 1358ЕХ01ВУ1, 1358ЕХ01ВТ — преобразователь входных сигналов КМОП-уровней

Рис. 3. Электрическая структурная схема и условное графическое обозначение микросхем 1358ЕХ02

Применение и эксплуатация микросхем 1358ЕХ

При применении микросхем 1358ЕХ01А/Б/В по типовой схеме включения в соответствии с рис. 4 допускается не устанавливать внешний диод D1. Если при высоких частотах и значительных затворных емкостях внешних МОП-транзисторов тепловыделение микросхем начинает ограничивать допустимый диапазон рабочих температур среды, то для уменьшения тепловыделения микросхемы допускается устанавливать внешний диод D1 между выводами V_CC и HB для ускорения заряда бутстрепного конденсатора. Назначение выводов микросхемы приведено в табл. 3.

Рис. 4. Типовая схема включения микросхем серии 1358ЕХ01А/Б/В при эксплуатации по схеме полумоста

Типовая схема включения при эксплуатации в качестве двухканального драйвера нижних ключей приведена на рис. 5.

Рис. 5. Типовая схема включения микросхем 1358ЕХ01А/Б/В при эксплуатации в качестве двухканального драйвера нижних ключей

0 — входной сигнал низкого уровня U_IL;

1 — входной сигнал высокого уровня U_IH;

L — выходной сигнал низкого уровня U_LO(LOW), U_HO(LOW);

H — выходной сигнал высокого уровня U_LO(HIGH), U_HO(HIGH).

При применении микросхем 1358ЕХ02 по типовой схеме включения в соответствии с рис. 8 допускается не устанавливать внешний диод D1. При высоких частотах и значительных затворных емкостях внешних МОП-транзисторов тепловыделение микросхем может существенно ограничивать допустимый диапазон рабочих температур среды. Для уменьшения тепловыделения микросхемы можно установить внешний диод D1 между выводами V_CC и HB. Это позволит ускорить заряд бутстрепного конденсатора. Конденсаторы С₁, С₂ необходимо устанавливать в непосредственной близости от микросхемы. Назначение выводов 1358ЕХ02 приведено в табл. 4.

Рис. 8. Типовая схема включения управления нижним и верхним n-канальными МОП-транзисторами в схеме полумоста микросхем 1358ЕХ02Н4, 1358EX02У, 1358EX02У1

С помощью резистора R1 программируется защита от возникновения сквозного тока через внешние n-канальные МОП-транзисторы.

Временные диаграммы функционирования микросхем 1358ЕХ01А и 1358ЕХ01В приведены на рисунке 6, 1358ЕХ01Б — на рис. 7, 1358ЕХ02 — на рис. 9.

Рис. 6. Функционирование микросхем 1358ЕХ01АН4, 1358EX01АУ, 1358EX01АУ1, 1358ЕХ01АТ, 1358ЕХ01ВН4, 1358EX01ВУ, 1358EX01ВУ1, 1358EX01ВТ

Рис. 7. Функционирование микросхем 1358ЕХ01БН4, 1358ЕХ01БУ, 1358ЕХ01БУ1, 1358ЕХ01БТ

Рис. 9. Функционирование микросхем 1358ЕХ02Н4, 1358EX02У, 1358EX02У1

Примечание. *В квадратных скобках обозначены комбинации для микросхем 1358EX01БУ, 1358EX01БУ1 (Т), 1358ЕХ01БН4 в случае срабатывания блокировки при неправильной комбинации управляющих сигналов.

Заключение

По своим параметрам драйверы серии 1358EX не уступают импортным аналогам LM5101, LM5100, LM5104 Texas Instruments. Широкая номенклатура изделий АО «Ангстрем» предоставляет возможность построить коммутационную, преобразовательную или силовую систему любого уровня сложности. Полностью отечественное производство как кристаллов, так и самого драйвера, высокое качество и надежность, функциональные возможности позволяют использовать их для самых ответственных применений.