全桥驱动器UBA2030T原理图和应用知识

全桥驱动器UBA2030T原理图和应用知识

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

表2主要参数及参考数据

全桥驱动器UBA2030T及其应用

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 
高压 
VHV  高压电源（电压）  　  0  －  570  V 
启动（经脚HV施加） 
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 
输出驱动器 
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 
内部振荡器 
fbridge  桥路振荡器频率  EXQ脚连接到SGND  50  －  50000  Hz 
外部振荡器 
fosc(ext)  外部振荡器频率  RC脚连接到SGNDfbridge=fosc(ext)/2  100  －  100000  Hz 
死区时间 
tdead  死区时间控制范围（外部可调）  　  0.4  －  4  μs 
桥路使能 
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 
关闭 
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。