EG3013

ELECTRONIC GIANT EG3013芯片数据手册 大功率MOS管、IGBT管栅极驱动芯片 2012 © 上海屹晶微电子有限公司 版权所有 REV 1.1 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 版本变更记录 版本号 V1.0 日期 描述 2012 年 09 月 18 日 EG3013 数据手册初稿 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 2 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 目录 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 特点 ..................................................................................................................................................................... 4 描述 ..................................................................................................................................................................... 4 应用领域 ............................................................................................................................................................. 4 引脚 ..................................................................................................................................................................... 4 4.1. 引脚定义 ............................................................................................................................................. 4 4.2. 引脚描述 ............................................................................................................................................. 4 结构框图 ............................................................................................................................................................. 5 典型应用电路 ..................................................................................................................................................... 5 电气特性 ............................................................................................................................................................. 7 7.1 极限参数 ............................................................................................................................................. 7 7.2 典型参数 ............................................................................................................................................. 8 7.3 开关时间特性及死区时间波形图 ..................................................................................................... 9 应用设计 ........................................................................................................................................................... 10 8.1 Vcc 端电源电压 ................................................................................................................................ 10 8.2 输入逻辑信号要求和输出驱动器特性............................................................................................ 10 8.3 自举电路 ........................................................................................................................................... 11 封装尺寸 ........................................................................................................................................................... 12 9.1 SO8 封装尺寸 .................................................................................................................................... 12 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 3 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 EG3013 芯片数据手册 V1.1 1. 特点       高端悬浮自举电源设计，耐压可达 100V 内建死区控制电路 自带闭锁功能，彻底杜绝上、下管输出同时导通 采用半桥达林顿管输出结构具有 1A 大电流栅极驱动能力 专用于无刷电机 N 沟道 MOS 管、IGBT 管栅极驱动 HIN 输入通道高电平有效，控制高端 HO 输出     LIN 输入通道低电平有效，控制低端 LO 输出 外围器件少 静态电流小：4.5mA 封装形式：SOP-8 2. 描述 EG3013 是一款高性价比的大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动专用芯片，内部集成了逻辑信号输入处理电 路、死区时控制电路、闭锁电路、电平位移电路、脉冲滤波电路及输出驱动电路，专用于无刷电机控制器 中的驱动电路。 EG3013 高端的工作电压可达 100V，Vcc 的电源电压范围宽 4.5V～30V，静态功耗低仅 4.5mA。该芯片具 有闭锁功能防止输出功率管同时导通，输入通道 LIN 内建了上拉 5V 高电位和 HIN 内建了一个 10K 下拉电阻， 在输入悬空时使上、下功率 MOS 管处于关闭状态，输出结构采用半桥式达林顿管结构,采用 SOP8 封装。 3. 应用领域    电动摩托车控制器 电动自行车控制器 100V 降压型开关电源    变频水泵控制器 无刷电机驱动器 高压 Class-D 类功放 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 4 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 4. 引脚 4.1. 引脚定义 VB HO VS LO 8 7 6 5 EG3013 1 2 3 4 Vcc HIN LIN GND 图 4-1. EG3013 管脚定义 4.2. 引脚描述 引脚序号 引脚名称 I/O 描述 1 Vcc Power 芯片工作电源输入端，推荐工作电压典型值为 10V-15V,外接一个高 频 0.1uF 旁路电容能降低芯片输入端的高频噪声 逻辑输入控制信号高电平有效，控制高端功率 MOS 管的导通与截 2 HIN I 止。当 LIN 引脚为高电平时，HIN 功能如下（详细参考 8.2 节） “0”是关闭功率 MOS 管 “1”是开启功率 MOS 管 逻辑输入控制信号低电平有效，控制低端功率 MOS 管的导通与截 3 LIN I 止，当 HIN 引脚为低电平时， LIN 功能如下（详细参考 8.2 节） “0”是开启功率 MOS 管 “1”是关闭功率 MOS 管 芯片的地端。 4 GND GND 5 LO O 输出控制低端 MOS 功率管的导通与截止 6 VS O 高端悬浮地端 7 HO O 输出控制高端 MOS 功率管的导通与截止 8 VB Power 高端悬浮电源 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 4 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 5. 结构框图 Vcc 8 VB 逻辑输入 10K HIN 2 电 平 位 移 10K 脉 冲 滤 波 20 驱 动 7 HO 闭锁电路、 死区时间电路 Vcc 6 VS 1 Vcc Vcc 10K 驱 动 LIN 3 逻辑输入 5 LO 10K 4 GND 图 5-1. EG3013 结构框图 6. 典型应用电路 +15V +Vin U1 Vcc VB 1 C1 0.1uF HIN LIN HIN HO 2 L IN C2 D1 1N4148 8 EG3013 R1 7 47uF C3 Q1 10nF VS 3 6 4 5 GND LO OUT D2 1N4148 R2 C4 Q2 10nF 图 6-1. EG3013 典型应用电路图——中、小功率半桥驱动应用 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 5 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 +15V +Vin U1 Vcc 1 VB D1 1N4148 HO R1 C1 HIN 0.1uF 2 HIN LIN L IN C2 8 EG3013 3 7 Q1 10nF VS 6 GND R3 LO 4 47uF C3 5 2 D3 OUT FR107 D2 1N4148 R2 C4 Q2 10nF 图 6-2. EG3013 典型应用电路图——大功率电机场合应用 +15V +Vin D3 FR107 U1 Vcc VB 1 C1 0.1uF HIN LIN HIN HO 2 L IN C2 D1 1N4148 8 EG3013 R1 7 47uF C3 Q1 10nF VS 3 6 4 5 GND LO OUT D2 1N4148 R2 C4 Q2 10nF 图 6-3. EG3013 典型应用电路图——外接自举二极管应用 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 6 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 7. 电气特性 7.1 极限参数 无另外说明，在 TA=25℃条件下 符号 参数名称 测试条件 最小 最大 单位 自举高端 VB 电源 VB - -0.3 100 V 高端悬浮地端 VS - -0.7 100 V 高端输出 HO - -0.3 100 V 低端输出 LO - -0.3 35 V 电源 VCC - -0.3 35 V HIN - -0.3 35 V LIN - -0.3 35 V TA 环境温度 - -45 85 ℃ Tstr 储存温度 - -65 125 ℃ TL 焊接温度 T=10S - 300 ℃ 高通道逻辑信号 输入电平 低通道逻辑信号 输入电平 注：超出所列的极限参数可能导致芯片内部永久性损坏，在极限的条件长时间运行会影响芯片的可靠性。 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 7 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 7.2 典型参数 无另外说明，在 TA=25℃，Vcc=15V，负载电容 CL=10nF 条件下 参数名称 符号 测试条件 最小 典型 最大 单位 电源 Vcc - 4.5 15 30 V 静态电流 Icc 输入悬空，Vcc=15V - 4.5 6 mA Vin(H) 所有输入控制信号 2.5 5.0 - V Vin(L) 所有输入控制信号 -0.3 0 1.0 V 输入逻辑信号高 电位 输入逻辑信号低 电位 输入逻辑信号高 电平的电流 输入逻辑信号低 电平的电流 Iin(H) Vin=5V - 300 400 uA Iin(L) Vin=0V - 0 - uA 低端输出 LO 开关时间特性 开延时 Ton 见图 7-1 - 500 700 nS 关延时 Toff 见图 7-1 - 50 100 nS 上升时间 Tr 见图 7-1 - 400 600 nS 下降时间 Tf 见图 7-1 - 200 300 nS 高端输出 HO 开关时间特性 开延时 Ton 见图 7-2 - 300 500 nS 关延时 Toff 见图 7-2 - 400 600 nS 上升时间 Tr 见图 7-2 - 400 600 nS 下降时间 Tf 见图 7-2 - 200 300 nS 80 120 400 nS 0.6 0.8 - A 0.8 1 - A 死区时间特性 死区时间 DT 见图 7-3， 无负载电容 CL=0 IO 输出最大驱动能力 IO 输出拉电流 IO+ IO 输出灌电流 IO- Vo=0V,VIN=VIH PW≤10uS Vo=15V,VIN=VIL PW≤10uS 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 8 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 7.3 开关时间特性及死区时间波形图 LIN 50% 50% 50% HIN 50% Toff Ton Toff Tf Tr 90% Ton Tf Tr 90% 90% 90% HO LO 10% 10% 图 7-1. 低端输出 LO 开关时间波形图 10% 图 7-2. 高端输出 HO 开关时间波形图 50% 50% HIN 10% LIN 90% HO LO 10% DT 90% DT 10% 图 7-3. 死区时间波形图 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 9 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 8. 应用设计 8.1 Vcc 端电源电压 在考虑有足够的驱动电压去驱动 N 沟道功率 MOS 管，推荐电源 Vcc 工作电压典型值为 12V-15V,内部逻 辑电路的电源和模拟电平转换电路的电源共用 Vcc 电源，内部的逻辑地和模拟地也连接到一起。 8.2 输入逻辑信号要求和输出驱动器特性 EG3013 主要功能有逻辑信号输入处理、死区时间控制、电平转换功能、悬浮自举电源结构和上下桥图 腾柱式输出。逻辑信号输入端高电平阀值为 2.5V 以上，低电平阀值为 1.0V 以下，要求逻辑信号的输出电 流小，可以使 MCU 输出逻辑信号直接连接到 EG3013 的输入通道上。 高端上桥臂和低端下桥臂图腾柱式输出驱动器的最大灌入可达 1A 和最大输出电流可达 0.8A, 高端上桥 臂通道可以承受 100V 的电压，输入逻辑信号与输出控制信号之间的传导延时小，低端输出开通传导延时为 500nS、关断传导延时为 50nS,高端输出开通传导延时为 300nS、关断传导延时为 400nS。低端输出开通的上 升时间为 400nS、关断的下降时间为 200nS, 高端输出开通的上升时间为 400nS、关断的下降时间为 200nS。 输入信号和输出信号逻辑功能图如图 8-2： 1 HIN 0 1 1 0 0 1 LIN 0 0 LO 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 HO 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 图 8-2. 输入信号和输出信号逻辑功能图 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 10 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 输入信号和输出信号逻辑真值表： 输入 HIN（引脚 4） 输出 输入、输出逻辑 LIN（引脚 3） HO（引脚 7） LO（引脚 5） 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 从真值表可知，在输入逻辑信号 HIN 和 LIN 非同时为“0”和非同时为“1”情况下，驱动器控制输出 HO、LO 同时为“0”上、下功率管同时关断；当输入逻辑信号 HIN、LIN 同时为“0”时，驱动器控制输出 HO 为“0”上管关断，LO 为“1”下管导通；当输入逻辑信号 HIN、LIN 同时为“1”时，驱动器控制输出 HO 为“1”上管导通，LO 为“0”下管关断；内部逻辑处理器杜绝控制器输出上、下功率管同时导通，具有相 互闭锁功能。 8.3 自举电路 EG3013 采用自举悬浮驱动电源结构大大简化了驱动电源设计，只用一路电源电压 VCC 即可完成高端 N 沟道 MOS 管和低端 N 沟道 MOS 管两个功率开关器件的驱动，给实际应用带来极大的方便。EG3013 可以使用 内部自举二极管或外接一个自举二极管如图 8-3 和一个自举电容自动完成自举升压功能，假定在下管开通、 上管关断期间 C 自举电容已充到足够的电压（Vc=VCC） ，当 HO 输出高电平时上管开通、下管关断时，VC 自 举电容上的电压将等效一个电压源作为内部驱动器 VB 和 VS 的电源，完成高端 N 沟道 MOS 管的驱动。 +48V FR107 外接自举二极管 8 VB VC HIN 7 2 6 +15V VCC LIN HO 自举电容 VS 1 5 3 LO EG3013 图 8-3. EG3013 自举电路结构 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 11 / 12 屹晶微电子有限公司 EG3013 芯片数据手册 V1.1 大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动芯片 9. 封装尺寸 9.1 SO8 封装尺寸 2012 © 屹晶微电子有限公司 版权所有 www.EGmicro.com 12 / 12