全桥驱动器UBA2030T及其应用

1 前言

飞利浦公司利用“BCD750功率逻辑工艺方法”制造的UBA2030T，是为驱动全桥拓扑结构中的功率MOSFET而专门设计的高压IC。UBA2030T只需用很少量的外部元件，即可组成高强度放电（HID）灯电子镇流器电路，并且为HID灯驱动电路的设计提供了解决方案。

2封装、内部结构及引脚功能

UBA2030T采用24脚SO封装，顶视图如图1所示。

UBA2030T芯片集成了自举二极管、振荡器、高压和低压电平移相器、高端（左、右）和低端（左、右）驱动器及控制逻辑等电路，其内部结构框图如图2所示。

表1列出了UBA2030T的引脚功能。

2主要参数及特点

2.1主要参数

UBA2030T的主要参数及参考数据如表2所列。

2.2主要特点



图1SO24封装顶视图

UBA2030T的主要特点如下：

内置自举二极管，用作驱动全桥电路可使外部元件减少到最低限度；
高压输入直达570V，为驱动内部电路和全桥



图2UBA2030T的内部结构框图

表1引脚功能      
        

脚号	符号	功能描述
1	GLR	低端右边MOSFET的栅极驱动器输出
2	PGND	低端左、右MOSFET的源极功率地
3	GLL	低端左边MOSFET的栅极驱动器输出
4,6,9,16,17,19	n.c.	不连接
5	RC	内部振荡器RC输入
7	BE	控制输入使能
8	BER	桥路参考输入使能
10	FSL	浮置电源电压左边输出
11	GHL	高端左边MOSFET栅极驱动器输出
12	SHL	高端左边MOSFET源极
13	SHR	高端右边MOSFET源极
14	GHR	高端右边MOSFET栅极驱动器输出
15	FSR	浮置电源电压右边输出
18	HV	高压电源输入
20	EXO	外部振荡器输入
21	SD	关闭输入
22	DTC	死区时间控制输入
23	VDD	内部（低压）电源
24	SGND	信号地

表2主要参数及参考数据
     

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VHV	高压电源（电压）		0	－	570	V
Istrtu	启动电流		－	0.7	1.0	mA
Vth(osc,strt)	启动振荡门限电压	在fbridge=500Hz下，无载	14.0	15.5	17.0	V
Vth(osc,strt)	停止振荡门限电压	在fbridge=500Hz下，无载	11.5	13.0	14.5	V
Io(source)	输出源电流	VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=0V	140	190	240	mA
Io(sink)	输出灌电流	VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=15V	200	260	320	mA
fbridge	桥路振荡器频率	EXQ脚连接到SGND	50	－	50000	Hz
fosc(ext)	外部振荡器频率	RC脚连接到SGNDfbridge=fosc(ext)/2	100	－	100000	Hz
tdead	死区时间控制范围（外部可调）		0.4	－	4	μs
IIH	高电平输入电流	使能激活	100	－	700	μA
IIL	低电平输入电流	使能堵塞	0	－	20	μA
VIH	高电平输入电压	关闭激活：1ΔVSD/Δt1＞5V/ms	4.5	－	VDD	V
VIL	低电平输入电压	关闭阻塞：1ΔVSD/Δt1＞5V/ms	0	－	0.5	V
II（SD）	输入电流		0	－	50	μA

VDD范围：0V～18V
中的MOSFET，IC提供自己产生的低电源电压；
利用在DTC脚和SGND脚之间连接的电阻器RDT来设定死区时间tdead,并且RDT=270tdead－70,RDT(min)=50kΩ,RDT(max)=1MΩ(RDT的单位为kΩ时，tdead的单位为μs)；
振荡器频率可调,当使用内部振荡器时，桥路（bridge）频率可利用外部电阻器ROSC和电容器COSC设定：fbridge=1/(2×8×ROSC×COSC),并要求ROSC=200kΩ～2MΩ；
内置PMOS高压移相器，以控制桥路使能功能；
具有关闭功能，只要在SD脚上的输入达到4.5V，全桥中的4只MOSFET则被关断。

3 应用介绍

UBA2030T典型应用主要是在高压的（HPS）灯和金属卤灯这类HID灯电子镇流器电路中作为全桥驱动器。

3.1 基本应用电路

用UBA2030T作驱动器和HID灯为负载的全桥基本拓扑结构如图3所示。在这个应用电路中，



图3UBA2030T作驱动器、HID灯为负载的全桥基本电路



图4带外部控制电路的HID灯全桥拓扑结构



图5控制电路以桥路高端作参考的HID灯驱动器电路



图6用低压DC电源为内部电路

提供电流的HID灯全桥驱动器电路

BER脚、BE脚、EXO脚和SD脚都接系统地，没有使用桥路使能和关闭功能。当使用内部振荡器时，桥路换向频率由ROSC和COSC的取值决定。当HV施加电压超过振荡触发门限（典型值是15.5V）时，振荡器开始振荡。如果在HV脚上的电压降至振荡器停止门限（典型值是13V）电压，IC将重新进入启动状态。

一旦IC开始正常工作，在功率开关HL（Q1）和LR（Q4）导通时，HR（Q3）和LL（Q2）则截止；当HR（Q3）和LL（Q2）导通时，HL（Q1）和LR（Q4）则截止。UBA2030T提供的换向逻辑，保证了在HID灯中能产生交变电流。
　　
HID灯的启动需要施加一个3kV～10kV的高压脉冲。由带负阻特性的触发元件、电容器和升压线圈等组成的点火器电路，在通电之后能产生足够使HID灯击穿的高电压，使灯引燃。为防止HID灯出现“声共振”现象，导致电弧不稳，烧坏灯管，对于HID灯驱动电路,往往还要采取“声共振”抑制措施。

3.2 带外部振荡器控制的应用电路

图4示出的是带外部振荡器控制电路的HID灯全桥拓扑结构。在该应用电路中，UBA2030T的RC脚、BER脚和BE脚连接系统地，桥路换向频率由外部振荡器决定，关闭输入脚（SD脚）可以用作关断全桥电路中的全部MOSFET。

3.3 控制电路以桥路高端作参考的HID灯全桥驱动器电路

UBA2030T在驱动HID灯全桥系统中作为换向器元件使用。HID灯的使用寿命依赖于通过石英壁的钠迁移量。为使钠迁移比率减至最小，HID灯以系统地为参考时，必须在负压下工作。图5示出的是控制单元以桥路高端作参考的HID灯全桥驱动器电路。在该应用电路中，BER脚和HV脚都连接到系统地。

图6所示的以桥路高端作为参考的又一种HID灯全桥驱动电路。BER脚连接系统地，通过HV脚流入IC内部低压电路的电流可以由低压DC电源（如电池）提供，如图6中虚线所示。RDT的数值在50kΩ与1000kΩ之间。当RDT=220KΩ时，死区时间tdead是1μs.

在任何应用中，在IC脚HV上的电压不能低于在VDD脚上的电压。否则，不论是在启动状态还是进入正常工作期间，全桥都不会正确工作。在启动阶段，IC的EXO脚和SD脚都应处于低电平。在EXO脚和SD脚的电压为时间函数时，其变化速率应大于5V/ms。