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‌：

1. 自举电路设计：
   • 推荐100nF X7R陶瓷电容(CBOOT)
   • 串联2.2Ω电阻(RBOOT)限制浪涌电流
   • 计算示例：IDboot_pk = (12V-1V)/2.2Ω ≈ 5A
2. 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

1. 静态损耗：PQC = 12V×0.43mA + 11V×0.15mA ≈ 6.8mW
2. 动态损耗：PQG = 2×12V×17nC×50kHz ≈ 20.4mW
3. 总损耗估算：Ptotal ≈ 27mW（@50kHz开关频率）

五、布局指南

1. ‌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
2. ‌信号完整性‌：
   • 栅极走线长度<20mm
   • 敏感信号采用包地处理
3. ‌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。