汽车级高低侧栅极驱动IC：FAN7191 - F085与FAD7191的深度解析

在电子工程师的日常设计中，选择合适的栅极驱动IC至关重要，尤其是在汽车电子等对稳定性和性能要求极高的领域。今天我们就来详细探讨一下安森美（ON Semiconductor）的FAN7191 - F085和FAD7191这两款汽车级高低侧栅极驱动IC。

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产品概述

FAN7191 / FAD7191是一款单片式高低侧栅极驱动IC，专为驱动高速MOSFET和IGBT而设计，能够在高达 +600 V的电压下稳定工作。它采用了全NMOS晶体管的缓冲输出级，具备高脉冲驱动能力和最小的交叉导通特性。同时，安森美的高压工艺和共模噪声消除技术，使得高侧驱动器在高dV/dt噪声环境下也能稳定运行。其先进的电平转换电路允许高侧栅极驱动器在 (V{S}=-9.8 ~V)、(V{BS}=15 ~V) 的条件下工作。此外，欠压锁定（UVLO）电路可防止当 (V{DD}) 和 (V{BS}) 低于指定阈值电压时出现故障。

产品特性

高电压驱动能力

• 具有高达 +600 V的自举操作浮动通道，能够满足汽车电子中高电压应用的需求。

  强大的电流驱动能力

• 具备4.5 A的源电流和4.5 A的灌电流驱动能力，可有效驱动高速MOSFET和IGBT。

  噪声抑制能力

• 采用共模dV/dt噪声消除电路，能在高噪声环境下保证稳定的驱动性能。

  欠压保护功能

• 内置双通道欠压锁定电路，防止在电源电压过低时出现故障。

  匹配的传播延迟

• 双通道具有匹配的传播延迟，确保信号同步性。

  逻辑兼容性

• 支持3.3 V和5 V输入逻辑，方便与不同的逻辑电路接口。

  输出同相

• 输出与输入同相，简化电路设计。

  使能引脚（仅14 - SOP封装）

• 方便对驱动器进行使能控制。

  封装优势

• 14 - SOP封装采用独立的信号和电源地，增强了抗噪声能力；同时增加了高压应用的间隙，适用于高电压环境。

  汽车级认证

• 符合汽车应用标准，通过AEC认证，具备PPAP能力。

  环保特性

• 无铅且符合RoHS标准，符合环保要求。

应用领域

汽车动力系统

• 适用于电动汽车和混合动力汽车、48 V轻度混合动力汽车，为电机控制和DC - DC转换器提供可靠的驱动。

  汽车辅助系统

• 可用于汽车高压DC - DC转换器、电机控制（如风扇、泵、压缩机）、先进燃油喷射系统、起动机/交流发电机、电动助力转向等。

  功率器件驱动

• 可作为MOSFET和IGBT的驱动器，广泛应用于各种功率电子电路中。

产品规格

订购信息

产品型号	封装形式	包装数量
FAN7191MX - F085	8 - SOP (751EB)	2500 / 卷带包装
FAN7191MX - F085 - 1	8 - SOP (751EB)
FAD7191M1X	14 - SOP (751EF)

绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
(V_{S})（高侧偏移电压）	(V_{B} - 25)	(V_{B} + 0.3)	V
(V_{B})（高侧浮动电源电压）	- 0.3	625	V
(V_{HO})（高侧浮动输出电压）	(V_{S} - 0.3)	(V_{B} + 0.3)	V
(V_{DD})（低侧和逻辑固定电源电压）	- 0.3	25	V
COM（电源地，14 - SOP）	(V_{DD} - 25)	(V_{DD} + 0.3)	V
(V_{IN})（逻辑输入电压）	- 0.3	(V_{DD} + 0.3)	V
(V_{LO})（低侧输出电压）
8 - SOP	(V_{SS} - 0.3)	(V_{DD} + 0.3)	V
14 - SOP	COM - 0.3	(V_{DD} + 0.3)	V
(T_{pulse})（最小脉冲宽度）	80		ns
(dV_{S}/dt)（允许的偏移电压转换速率）		50	V/ns
(P{D})（功率耗散，(T{A}=25^{circ} C)）
8 - SOP		0.625	W
14 - SOP		0.80	W
(θ_{JA})（结到环境的热阻）
8 - SOP		200	(^{circ} C/W)
14 - SOP		156	(^{circ} C/W)
(T_{J})（结温）		+150	(^{circ} C)
(T_{S})（储存温度）	- 55	+150	(^{circ} C)
ESD（静电放电能力）
人体模型，JESD22 - A114
8 - SOP		2500	V
14 - SOP		2000	V
充电设备模型，JESD22 - C101		2000	V

推荐工作条件

参数	最小值	最大值	单位
(V_{B})（高侧浮动电源电压）	(V_{S} + 10)	(V_{S} + 22)	V
(V_{S})（高侧浮动电源偏移电压）	6 - (V_{BS})	600	V
(V_{HO})（高侧输出电压）	(V_{S})	(V_{B})	V
(V_{DD})（低侧和逻辑电源电压）	10	22	V
(V_{LO})（低侧输出电压）
8 - SOP	0	(V_{DD})	V
14 - SOP	COM	(V_{DD})	V
(V_{IN})（逻辑输入电压）	0	(V_{DD})	V
COM（电源地，14 - SOP）	(V_{DD} - 22)	(V_{DD})	V
(T_{A})（环境温度）	- 40	+125	(^{circ} C)

电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
电源部分
(V{DDUV+}) (V{BSUV+})（电源欠压正向阈值）		7.8	8.8	9.8	V
(V{DDUV - }) (V{BSUV - })（电源欠压负向阈值）		7.2	8.3	9.1	V
(V{DDHYS})（(V{DD}) 电源欠压锁定滞后）			0.5		V
(I_{LK})（偏移电源泄漏电流）	(V{B} = V{S} = 600 V)			50	μA
(I{QBS})（(V{BS}) 静态电源电流）	(V_{IN} = 0 V) 或 5 V		45	110	μA
(I{QDD})（(V{DD}) 静态电源电流）	(V_{IN} = 0 V) 或 5 V		75	150	μA
(I{PBS})（(V{BS}) 工作电源电流）	(f_{IN} = 20 kHz)，RMS值		400	800	μA
(I{PDD})（(V{DD}) 工作电源电流）	(f_{IN} = 20 kHz)，RMS值		400	800	μA
逻辑输入部分
(V_{IH})（逻辑 “1” 输入电压）		2.5			V
(V_{IL})（逻辑 “0” 输入电压）				1.2	V
(I_{IN+})（逻辑 “1” 输入偏置电流）	(V_{IN} = 5 V)		25	50	μA
(I_{IN - })（逻辑 “0” 输入偏置电流）	(V_{IN} = 0 V)		1.0	2.0	μA
(I_{EN+})（使能高输入偏置电流）	(EN = 5 V)	- 100	- 50	- 10	μA
(I_{EN - })（使能低输入偏置电流）	(EN = 0 V)	- 140	- 75	- 20	μA
(R_{IN})（输入下拉电阻）		100	200		kΩ
栅极驱动器输出部分
(V_{OH})（高电平输出电压）	无负载			1.35	V
(V_{OL})（低电平输出电压）	无负载			35	mV
(I_{O+})（输出高，短路脉冲电流）	(V{O} = 0 V)，(V{IN} = 5 V)，(PW < 10 μs)	3.5	4.5		A
(I_{O - })（输出低，短路脉冲电流）	(V{O} = 15 V)，(V{IN} = 0 V)，(PW < 10 μs)	3.5	4.5		A
(V{S})（HIN信号传播到HO时允许的负 (V{S}) 引脚电压）	(V_{BS} = 15V)		- 9.8	- 9.0	V
(COM - V{SS})（允许的COM - (V{SS}) 接地偏移）	14 - SOP，(V{DD} = 15 V)，(V{SS} = 0 V)	- 7.0			V

动态电气特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(t_{on})（导通传播延迟）	(V_{S} = 0 V)		140	200	ns
(t_{off})（关断传播延迟）	(V_{S} = 0 V)		140	200	ns
(MT)（延迟匹配）				55	ns
(t_{r})（导通上升时间）			25	50	ns
(t_{f})（关断下降时间）			25	50	ns

典型特性曲线

文档中还提供了一系列典型特性曲线，包括导通传播延迟与温度的关系、关断传播延迟与温度的关系、导通上升时间与温度的关系、关断下降时间与温度的关系、延迟匹配与温度的关系、静态电源电流与温度的关系、工作电源电流与温度的关系、欠压锁定阈值与温度的关系、输出电压与温度的关系、逻辑输入电压与温度的关系、逻辑 “1” 输入偏置电流与温度的关系以及允许的负 (V_{S}) 电压与温度的关系等。这些曲线对于工程师在不同温度环境下设计电路具有重要的参考价值。

机械封装尺寸

文档中给出了SOIC8和SOIC14两种封装的机械尺寸图和相关说明，包括引脚编号、尺寸标注、封装标准等信息。在进行PCB布局设计时，工程师需要根据这些尺寸信息来合理安排器件的位置和布线。

总结

FAN7191 - F085和FAD7191这两款汽车级高低侧栅极驱动IC具有高电压驱动能力、强大的电流驱动能力、良好的噪声抑制能力和完善的保护功能，适用于多种汽车电子应用。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，结合产品的规格参数和典型特性曲线，合理选择封装形式和工作条件，以确保电路的稳定性和可靠性。同时，也要注意产品的绝对最大额定值，避免因超出极限参数而导致器件损坏。大家在实际应用中是否遇到过类似栅极驱动IC的选型和设计问题呢？欢迎在评论区分享交流。