ADuM3220/ADuM3221隔离式4A双通道门极驱动器技术手册

概述
[ADuM3220]/ADuM3221是采用ADI公司iCoupler ^®^ 技术的4 A隔离式双通道栅极驱动器。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。

ADuM3220/ADuM3221提供两个独立隔离通道中的数字隔离。它们具有60 ns的最大传播延迟和5 ns的通道间匹配。与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，ADuM3220/ADuM3221的输入与各输出之间具有真电气隔离优势，能够跨越隔离栅实现电压转换。ADuM3220拥有直通保护逻辑，能够防止两路输出同时开启，而ADuM3221允许两路输出同时开启。两者均可提供默认低电平输出特性，这对栅极驱动应用来说是必不可少的。

ADuM3220/ADuM3221工作时的输入电源电压范围在3.0 V到5.5 V之间，可与较低电压系统兼容。ADuM3220A/ADuM3221A输出端的工作电源电压为4.5 V到18 V。ADuM3220B/ADuM3221B输出端的工作电源电压为7.6 V到18 V。

ADuM3220/ADuM3221的额定结温范围为-40°C至+125°C。
数据表：*附件：ADuM3220 ADuM3221隔离式4A双通道门极驱动器技术手册.pdf

应用

• 隔离式同步DC/DC转换器
• MOSFET/IGBT栅极驱动器

特性

• 峰值输出电流：4 A
• 精密时序特性
  • 隔离器和驱动器传播延迟：60 ns（最大值）
  • 通道间匹配：5 ns（最大值）
• 工作结温最高可达：125°C
• 3.3 V至5 V输入逻辑
• 7.6 V至18 V输出驱动
• 欠压闭锁(UVLO)：7.0 V VDD2
• 汽车应用版本已通过AEC-Q100认证

功能框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

印刷电路板布局

ADuM3220/ADuM3221数字隔离器的逻辑接口无需外部接口电路。强烈建议在输入和输出电源引脚（如Pin 1和Pin 20用于V_{CC1}，Pin 11和Pin 10用于V_{CC2}）处进行电源去耦，以提供良好的高频旁路。建议添加一个10 pF电容来增强ADuM3220/ADuM3221对输出端快速压摆率的适应能力。应避免在输出电源引脚上使用大值旁路电容，或者如果使用，应通过小电感进行旁路。小电容两端与输入或输出电源引脚之间的总引线长度均不应超过8 mm。

传播延迟相关参数

传播延迟是描述逻辑信号通过器件传播所需时间的参数。输入到输出的传播延迟是信号从低到高转换的时间。高到低转换的传播延迟时间可能与低到高转换的不同。

ADuM3220/ADuM3221数字隔离器将低到高输出传播延迟定义为输入信号穿过逻辑阈值（V_{IL}）与输出穿过其高逻辑阈值（V_{OH}）之间的时间。类似地，高到低传播延迟是输入穿过其高逻辑阈值（V_{IH}）与输出穿过其低逻辑阈值（V_{OL}）之间的时间。上升时间和下降时间取决于负载条件，且不计入传播延迟，这是门驱动器的行业标准。

通道间延迟匹配是指单个ADuM3220/ADuM3221器件内各通道之间传播延迟差异的最大量。

传播延迟差异是指在相同条件下工作的多个ADuM3220/ADuM3221器件之间传播延迟差异的最大量。

热限制和开关负载特性

对于隔离式门驱动器，输入和输出电路之间必要的隔离使得无法使用单个导热垫，因此热量主要通过封装引脚散发到电路板。

封装热阻限制了开关损耗的性能。可以使用1Ω串联栅极电阻针对不同的ADuM3220/ADuM3221输出计算最大热耗散。例如，该曲线显示了典型ADuM3220/ADuM3221驱动大MOSFET（具有120 pF栅极电荷）在8 V输出时的情况，这相当于以300 kHz的频率切换。

输出负载特性

ADuM3220/ADuM3221输出信号取决于MOSFET的特性。输出响应通常可以通过以下方式建模：N沟道MOSFET驱动器的输出电阻（R_{DS(ON)}）、与开关输出轨迹（走线）相关的电感、串联栅极电阻（R_G）以及栅源电容（C_{GS}），如图21所示。

**R_{DS(ON)}**是ADuM3220/ADuM3221内部驱动器的电阻，约为1.5Ω。R_G是MOSFET的本征栅极电阻和任何外部串联电阻。MOSFET需要约1.4Ω的栅极驱动电阻，这会带来典型的本征栅极电阻值。**C_{GS}**是MOSFET的输入电容，对于精心设计的电路板布局、短走线和良好的连接，其值通常为50 pF，对于设计不佳的电路板，其值可能更高。

ADuM3220/ADuM3221输出驱动MOSFET的R-L-C电路的品质因数（Q因子）决定了输出响应的阻尼方式。对于欠阻尼输出，Q因子大于1。添加串联栅极电阻可抑制输出响应。

在图16和图17中，显示了ADuM3220/ADuM3221输出波形，**C_{GS}**分别为28 pF和1 nF，**L_{PCB}为10 nH。对于C_{GS}**为28 pF，计算得到的Q因子为1.5，这低于所需的良好阻尼值。