高速双MOSFET驱动器MC34152/MC33152/NCV33152：特性、应用与设计要点

在电子工程师的日常设计工作中，常常需要使用驱动器来驱动大电容负载，而高速双MOSFET驱动器MC34152、MC33152和NCV33152就是这样一类性能出色的器件。今天，我们就来详细探讨一下这几款驱动器的特性、应用以及设计时的注意事项。

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产品概述

MC34152/MC33152是专为需要低电流数字信号以高转换速率驱动大电容负载的应用而设计的双非反相高速驱动器。它们具有低输入电流，与CMOS/LSTTL逻辑兼容，输入迟滞可实现快速输出开关，且不受输入转换时间的影响。此外，两个高电流图腾柱输出非常适合驱动功率MOSFET，还具备带迟滞的欠压锁定功能，可防止系统在低电源电压下出现不稳定运行。

典型应用包括开关电源、DC - DC转换器、电容电荷泵电压倍增器/反相器以及电机控制器等。该器件有双列直插和表面贴装封装可供选择。

产品特性

1. 双独立通道与高输出电流

具有两个独立通道，每个通道的图腾柱输出电流可达1.5A，能够为负载提供充足的驱动能力。

2. 快速的输出上升和下降时间

在1000pF负载下，输出上升和下降时间仅为15ns，能够实现高速开关操作。

3. 兼容CMOS/LSTTL逻辑

输入具有迟滞特性，与CMOS/LSTTL逻辑兼容，可方便地与各种数字电路接口。

4. 欠压锁定功能

带迟滞的欠压锁定功能可防止系统在低电源电压下出现不稳定运行，提高系统的可靠性。

5. 低待机电流

在待机状态下，电流消耗较低，有助于降低系统功耗。

6. 高效的高频操作

能够在高频下高效运行，满足一些对频率要求较高的应用场景。

7. 增强系统性能

与常见的开关调节器控制IC配合使用时，可显著增强系统性能。

8. 环保特性

这些器件为无铅和无卤化物器件，符合环保要求。

电气特性

1. 逻辑输入特性

• 输入阈值电压：输出从高到低状态转换时为0.8V - 2.6V，从低到高状态转换时为1.58V - 2.6V。
• 输入电流：高状态（VIH = 2.6V）时典型值为100μA，最大值为300μA；低状态（VIL = 0.8V）时典型值为20μA，最大值为100μA。

  2. 驱动输出特性

• 输出电压：低状态（Isink = 10mA、50mA、400mA）时，典型值分别为0.8V、1.1V、1.8V；高状态（Isource = 10mA、50mA、400mA）时，典型值分别为11.2V、11.1V、10.8V。
• 输出下拉电阻：典型值为100kΩ。

  3. 开关特性

• 传播延迟：逻辑输入到驱动输出上升（10%输入到10%输出）典型值为55ns，下降（90%输入到90%输出）典型值为40ns。
• 驱动输出上升时间：CL = 1.0nF时典型值为14ns，CL = 2.5nF时典型值为36ns。
• 驱动输出下降时间：CL = 1.0nF时典型值为15ns，CL = 2.5nF时典型值为32ns。

  4. 总器件特性

• 电源电流：待机（逻辑输入接地）时典型值为6.0mA，最大值为8.0mA；工作（CL = 1.0nF，驱动输出1和2，f = 100kHz）时典型值为10.5mA，最大值为15mA。
• 工作电压：范围为6.1V - 18V。

  5. 欠压锁定特性

• 启动阈值：典型值为5.8V，最大值为6.1V。
• 开启后的最小工作电压（Vcc）：典型值为5.3V。

应用信息

1. 输入级

逻辑输入具有170mV的迟滞，输入阈值中心为1.67V，且对VCC不敏感，在整个工作电压范围内与CMOS和LSTTL逻辑系列直接兼容。输入迟滞可实现快速输出开关，防止输入阈值交叉时输出振荡。每个输入有30kΩ下拉电阻，未连接的开路输入会使相关驱动输出处于已知的低状态。

2. 输出级

每个图腾柱驱动输出能够提供和吸收高达1.5A的电流，在1.0A时典型“导通”电阻为2.4Ω。低“导通”电阻允许在较低的VCC下获得高输出电流。每个输出有100kΩ下拉电阻，当VCC小于1.4V时，可保持MOSFET栅极处于低电平。需要注意的是，该器件未设计过流或热保护，因此必须避免输出短路到VCC或地。

3. 欠压锁定

带迟滞的欠压锁定功能可防止系统在低电源电压下出现不稳定运行。当VCC从1.4V上升到5.8V的上阈值时，UVLO会强制驱动输出进入低状态，下阈值为5.3V，迟滞约为500mV。

4. 功率耗散

电路性能和长期可靠性与芯片温度密切相关。芯片温度的升高与集成电路必须耗散的功率以及从结到环境的总热阻直接相关。计算结温的公式为：(T{J}=T{A}+P{D}left(R{theta J A}right))，其中(T{J})为结温，(T{A})为环境温度，(P_{D})为功率耗散，(RJA)为结到环境的热阻。

总功率耗散由三部分组成：(P{D}=P{Q}+P{C}+P{T})，其中(P{Q})为静态功率耗散，(P{C})为电容负载功率耗散，(P_{T})为转换功率耗散。

布局考虑

在设计使用MC34152/MC33152/NCV33152的电路时，布局非常关键。高频印刷电路板布局技术对于防止过度的输出振铃和过冲至关重要。不要在绕线或插件原型板上构建驱动电路。当驱动大电容负载时，印刷电路板必须包含低电感接地平面，以最小化高接地纹波电流引起的电压尖峰。所有高电流环路应尽可能短，使用粗铜走线以提供低阻抗高频路径。为了获得最佳驱动性能，建议初始电路设计中包含两个电源旁路电容，短引线连接，尽可能靠近VCC引脚和地。建议的电容为0.1μF低电感陶瓷电容与4.7μF钽电容并联。根据驱动输出负载和电路布局，可能需要额外的旁路电容。

订购信息

该系列器件有多种封装和包装形式可供选择，如SOIC - 8和PDIP - 8等。部分器件已停产，具体信息可参考数据手册第10页的表格。

总结

MC34152、MC33152和NCV33152是性能出色的高速双MOSFET驱动器，具有诸多优秀特性，适用于多种应用场景。在设计使用这些器件时，我们需要充分考虑其电气特性、应用信息和布局要求，以确保系统的性能和可靠性。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。