CMS6971

CMS6971 用户手册 三相 36V 栅极驱动器 Rev. 1.30 请注意以下有关CMS知识产权政策 ＊中微半导体（深圳）股份有限公司（以下简称本公司）已申请了专利，享有绝对的合法权益。与本公司MCU或其他产品有关的专利权并未被 同意授权使用，任何经由不当手段侵害本公司专利权的公司、组织或个人，本公司将采取一切可能的法律行动，遏止侵权者不当的侵权行为， 并追讨本公司因侵权行为所受的损失、或侵权者所得的不法利益。 ＊中微半导体（深圳）股份有限公司的名称和标识都是本公司的注册商标。 ＊本公司保留对规格书中产品在可靠性、功能和设计方面的改进作进一步说明的权利。然而本公司对于规格内容的使用不负责任。文中提到的 应用其目的仅仅是用来做说明，本公司不保证和不表示这些应用没有更深入的修改就能适用，也不推荐它的产品使用在会由于故障或其它原因 可能会对人身造成危害的地方。本公司的产品不授权适用于救生、维生器件或系统中作为关键器件。本公司拥有不事先通知而修改产品的权 利，对于最新的信息，请参考官方网站 www.mcu.com.cn CMS6971 目录 1. 产品概述 ................................................................................................................................ 3 1.1 描述 .......................................................................................................................................... 3 1.2 功能特性 ................................................................................................................................... 3 1.3 典型应用 ................................................................................................................................... 3 1.4 订购信息 ................................................................................................................................... 3 2. 管脚分布 ................................................................................................................................ 4 3. 系统框图 ................................................................................................................................ 5 4. 绝对最大额定值 ..................................................................................................................... 6 5. 推荐工作条件 ......................................................................................................................... 7 6. 电特性参数表 ......................................................................................................................... 8 7. 典型应用电路图 ..................................................................................................................... 9 8. 应用说明 .............................................................................................................................. 10 9. 测试说明 .............................................................................................................................. 11 9.1 时间参数定义 .......................................................................................................................... 11 9.2 逻辑时序图 ............................................................................................................................. 11 10. 封装形式外形尺寸图 .................................................................................................... 12 10.1 SOP16.................................................................................................................................... 12 11. 版本历史 ...................................................................................................................... 13 www.mcu.com.cn 2 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 1. 产品概述 1.1 描述 CMS6971 是一款用于驱动 P/NMOS 功率管的三相 36V 栅极驱动 IC，可应用于低压风机水泵等直流无刷 电机应用方案。 CMS6971 集成 5V LDO，带载能力 60mA，可为芯片内部逻辑和外部 MCU 供电。芯片内部集成欠压保 护、输入直通保护和启动保护等多种保护功能，并内置 300ns 死区时间，可有效保护系统正常工作。输出 11V 驱动电压并匹配优异的灌漏电流能力可良好驱动外部 P/NMOS 功率管。 1.2 功能特性 ◆ P/NMOS 功率管三相栅极驱动器 ◆ 电源电压范围：9V~36V ◆ 低待机功耗 ◆ HO 输出电流+0.30A/-0.06A@VBB2=24V ◆ LO 输出电流+0.05A/-0.26A@VBB2=24V ◆ 内置 5V/60mA LDO ◆ LDO 重载启动保护 ◆ 内置电源欠压保护 UVLO ◆ 内置直通防止功能 ◆ 内置 300ns 死区时间 ◆ 高低侧通道匹配 ◆ 3.3V/5V 输入逻辑兼容 1.3 典型应用 ◆ 广泛用于低压风扇、落地扇等典型电机驱动 1.4 订购信息 www.mcu.com.cn 产品型号 封装 包装形式 CMS6971 SOP16 Tape & Reel 3 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 2. 管脚分布 1 VBB1 5V 16 2 VBB2 GND 15 3 HO3 HIN3 14 4 LO3 LIN3 13 CMS6971 5 HO2 HIN2 12 6 LO2 LIN2 11 7 HO1 HIN1 10 8 LO1 LIN1 9 图 2-1：CMS6971 引脚示意 脚位 引脚名称 类型 1 VBB1 P 5V 供电电源端 2 VBB2 P 驱动供电电源端 3 HO3 O 相 3 高侧输出 4 LO3 O 相 3 低侧输出 5 HO2 O 相 2 高侧输出 6 LO2 O 相 2 低侧输出 7 HO1 O 相 1 高侧输出 8 LO1 O 相 1 低侧输出 9 LIN1 I 相 1 低侧输入 10 HIN1 I 相 1 高侧输入 11 LIN2 I 相 2 低侧输入 12 HIN2 I 相 2 高侧输入 13 LIN3 I 相 3 低侧输入 14 HIN3 I 相 3 高侧输入 15 GND P 芯片接地端 16 5V P 5V 输出端 注：P：电源或地 www.mcu.com.cn I：输入 功能描述 O：输出 4 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 3. 系统框图 LDO_5V VBB1 5V GND UVLO VBB2 VBB2 VBB 2 VBB 2-11V HO 1,2,3 HS HIN 1,2,3 ST&DT 100K VBB2 LIN 1,2,3 11V 0V LS 100K LO 1,2,3 图 3-1：CMS6971 内部框图 逻辑真值表 HIN LIN HO LO 0 0 OFF OFF 0 1 OFF ON 1 0 ON OFF 1 1 OFF OFF 悬空 悬空 OFF OFF 注： 1) 1：逻辑高电平，0：逻辑低电平； 2) ON：VHO=VBB2-11V，VLO=11V OFF：VHO=VBB2，VLO=0V www.mcu.com.cn 5 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 4. 绝对最大额定值 (TA=25℃，所有管脚均以 GND 作为参考点，除另有规定) 参数 符号 最小值 最大值 单位 5V 供电电源电压 VBB1 -0.3 40 V 驱动电源电压 VBB2 -0.3 40 V LDO 输出电压 V5V -0.3 6 V LDO 输出电流 Iload 0 100 mA 高侧输出电压 VHO VBB2-11-0.3 VBB2 V 低侧输出电压 VLO -0.3 12 V 逻辑输入电压 VIN -0.3 6 V 最大功耗(注 1) PD - 1.4 W 结到环境热阻 θJA - 89 ℃/W 结温 TJ - 150 ℃ 储存温度 TS -55 150 ℃ 引脚 焊接温度（持续时间 10s） TL - 260 ℃ VESD - 2000 V ESD(注 2) 注： 1) 在任何情况下，不要超过 PD，不同环境温度下的最大功耗计算公式为：PD=(150℃-TA)/θJA TA 为电路工作的环境温度，θJA 为封装的热阻，150℃为电路的最高工作结温； 2) 人体模型，100pF 电容通过 1.5kΩ 电阻放电； 3) 超过绝对最大额定值规定的范围时，可能导致芯片永久损坏。 www.mcu.com.cn 6 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 5. 推荐工作条件 （TA=25℃，所有管脚均以 GND 为参考点，除另有规定） 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 5V 供电电源电压 VBB1 7 24 36 V 驱动电源电压 VBB2 9 24 36 V 输入电压（HIN/LIN） VIN 0 - 5 V 环境温度(注 1) TA -40 - 125 ℃ 注： 1) TA 表示电路工作的环境温度； 2) 长时间工作在推荐条件之外，可能影响其可靠性，不建议芯片超过推荐工作条件长期工作。 www.mcu.com.cn 7 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 6. 电特性参数表 (TA=25℃，VBB1=VBB2=VBB=24V， GND=0 VBB 对地电容和 5V 对地电容为 1uF，所有管脚均以 GND 为参 考点，除另有规定) 参数 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电流参数 VBB 静态电流 IBBQ VHIN=VLIN=0 - 400 - μA VBB 动态电流 IBBD fVIN=20kHz - 1.4 - mA 电源电压参数 VBB 欠压高电平电位 VBBHY+ - 8.5 - V VBB 欠压低电平电位 VBBHY- - 8.0 - V VBB 欠压迟滞电平 VBBHY - 0.5 - V 输入端参数 输入高电平电流 IIN+ VHIN 或 VLIN=5V - 50 输入低电平电流 IIN- VHIN 或 VLIN=0 - 0 1 μA 输入高电平电位 VIN+ 2.5 - - V 输入低电平电位 VIN- - - 0.8 V VINHY - 0.8 - V - 300 - mA - 60 - mA 输入迟滞电平 μA 输出端参数 VHIN=0, VHO=VBB-11V, PWD≤10μs VHIN=5V, VHO=VBB, PWD≤10μs HO 输出电流 IHO+ HO 吸入电流 IHO- LO 输出电流 ILO+ VLIN=5V, VLO=0 , PWD≤10μs - 50 - mA LO 吸入电流 ILO- VLIN=0, VLO=11V , PWD≤10μs - 260 - mA HO 输出电压 VHO VBB-11 - VBB V LO 输出电压 VLO VLIN=5V - 11 - V 输出上升沿传输时间 TON No Load - 200 - ns 输出下降沿传输时间 TOFF No Load - 200 - ns HO 输出上升时间 Trise_H CL=1nF - 60 - ns HO 输出下降时间 Tfall_H CL=1nF - 200 - ns LO 输出上升时间 Trise_L CL=1nF - 170 - ns LO 输出下降时间 Tfall_L CL=1nF - 55 - ns 死区时间 DT No Load - 300 - ns 高低侧匹配时间 MT ΔTON & ΔTOFF - - 50 ns 输出电压范围 V5V VBB1=7V~36V 4.8 - 5.2 V LDO 输出电流 Iload VBB1=7V~36V - - 60 mA 电压调整率 ΔVO Iload=60mA , VBB1=12V~24V - 5 10 mV 负载调整率 ΔVOL VBB1=24V , Iload=0~60mA - - 40 mV - 15 - mA 时间参数 LDO 参数 重载启动限制电流 www.mcu.com.cn Ilimit 8 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 7. 典型应用电路图 CLOSER! C1 R1 VBB1 5V CLOSER! VBB2 HO1,2,3 5V Q1,2,3 C2 MCU CLOSER! TO MOTOR GND E1 BT1 CMS6971 Q4,5,6 HIN1,2,3 LIN1,2,3 PWM LO1,2,3 RS GND CLOSER! 图 7-1：CMS6971 典型半桥应用 推荐参数 器件列表 名称 典型应用值 器件形式封装 E1 电源储能电容 100uF/50V 电解电容 C1 电源滤波电容 4.7 uF/50V 贴片电容 C2 5V 储能电容 2.2uF/25V 贴片电容 R1 VBB1 分压电阻 200Ω/5%（根据应用而定） 贴片电阻 1206 1) E1 驱动电源储能电容，电容需要较大容值保证电源稳定； 2) C1 VBB1 电源滤波电容，电容值比 E1 小，过滤电源噪声； 3) C2 5V 稳压电容，结合实际 5V 纹波情况选取； 4) R1 VBB1 分压电阻，结合实际需要分摊的功耗选取。 www.mcu.com.cn 9 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 8. 应用说明 1) 降低 PCB 布线寄生参数影响，电容 C1、C2、C4 分别尽可能靠近对应端口，地线粗且短； 2) VBB 与 GND 电源储能电容 E1 构成电源回路，需保证回路面积小且走线短； 3) 5V 与 GND 电源滤波电容 C2 构成电源回路，需保证回路面积小且走线短； 4) 掉电情况下 5V 电路输出端口有小于 150Ω的阻抗，启动会触发内部短路保护； 5) 5V 电路瞬时过载超过 180mA 触发短路保护功能，输出关闭； 6) 功率管的大电流回路面积小，走线粗且短，减小寄生电感 di/dt 引起的电压尖峰； 7) 采样电阻走线粗且短，尽可能靠近功率管 S 端，采样信号滤波电容靠近信号检测端； 8) 逻辑输入端口不能悬空，需受单片机 PWM 状态控制； 9) 接地脚与板上所有栅极驱动的 GND 使用星形接法，降低信号相互干扰。 www.mcu.com.cn 10 / 13 Rev. 1.30 CMS6971 9. 测试说明 9.1 时间参数定义 HIN tOFFH t ONH LIN t ONL t OFFL VBB2 VBB2-11V HO t F_H tR_H 11V LO t R_L tF_L DTinternal DTinternal t 9.2 逻辑时序图 芯片内部设置了固定的死区时间保护电路，在死区时间内，高侧和低侧输出均被设置为低电平。所设定 的死区时间必须在确保一个功率管有效关断之后，再开启另外一个功率管，可防止产生上下管直通现象。 如外部死区时间 DTexternal内部死区时间 DTinternal ，则DTexternal 为驱动器输出死区时间。 芯片内部还设计了专门用于防止功率管直通的保护电路，能有效地防止高侧和低侧输入信号受到干扰时 造成的功率管直通损坏。下图描述了死区时间、输入信号和驱动器输出信号以及直通保护电路的时序关系。 HIN LIN DText ernal HO LO 直通保护 DTinternal www.mcu.com.cn DTexternal DTinternal 11 / 13 直通保护 DTinternal DTinternal DTexternal Rev. 1.30 CMS6971 10. 封装形式外形尺寸图 10.1 SOP16 D h A3 A2 A A1 c 0.25 L L1  b b1 E1 c1 c BASE METAL WITH PLATING b SYMBOL e B B MILLMETER MIN NOM MAX A - - 1.75 A1 0.10 - 0.225 A2 1.30 1.40 1.50 A3 0.60 0.65 0.70 b 0.39 - 0.47 b1 0.38 0.41 0.44 c 0.20 - 0.24 c1 0.19 0.20 0.21 D 9.80 9.90 10.00 E 5.80 6.00 6.20 E1 3.80 3.90 4.00 e 1.27BSC h 0.25 L 0.5 L1  www.mcu.com.cn - 0.50 - 0.80 1.05REF 0° - 12 / 13 8° Rev. 1.30 CMS6971 11. 版本历史 版本号 时间 V1.00 2020 年 8 月 初始版本 V1.10 2021 年 4 月 绝对最大额定值表格增加最小值 V1.20 2021 年 12 月 删除应用说明中的“=”，修改 HO 输出能力 V1.30 2022 年 4 月 IHO+测试条件改为 VHO=VBB-11V IHO-测试条件改为 VHO=VBB www.mcu.com.cn 说明 13 / 13 Rev. 1.30