全橋驅動器UBA2030T原理圖和應用知識

1前言

飛利浦公司利用“BCD750功率邏輯工藝方法”制造的UBA2030T，是為驅動全橋拓撲結構中的功率MOSFET而專門設計的高壓IC。UBA2030T只需用很少量的外部元件，即可組成高強度放電（HID）燈電子鎮流器電路，并且為HID燈驅動電路的設計提供了解決方案。

2封裝、內部結構及引腳功能

UBA2030T采用24腳SO封裝，頂視圖如圖1所示。

UBA2030T芯片集成了自舉二極管、振蕩器、高壓和低壓電平移相器、高端（左、右）和低端（左、右）驅動器及控制邏輯等電路，其內部結構框圖如圖2所示。

表1列出了UBA2030T的引腳功能。

2主要參數及特點

2.1主要參數

UBA2030T的主要參數及參考數據如表2所列。

2.2主要特點

圖1SO24封裝頂視圖

UBA2030T的主要特點如下：

內置自舉二極管，用作驅動全橋電路可使外部元件減少到最低限度；

高壓輸入直達570V，為驅動內部電路和全橋

圖2UBA2030T的內部結構框圖

表1引腳功能

表2主要參數及參考數據

全橋驅動器UBA2030T及其應用

表2主要參數及參考數據 符號? 參數? 條件? 最小值? 典型值? 最大值? 單位?
高壓?
VHV? 高壓電源（電壓）? 　? 0? －? 570? V?
啟動（經腳HV施加）?
Istrtu? 啟動電流? 　? －? 0.7? 1.0? mA?
Vth(osc,strt)? 啟動振蕩門限電壓? 在fbridge=500Hz下，無載? 14.0? 15.5? 17.0? V?
Vth(osc,strt)? 停止振蕩門限電壓? 在fbridge=500Hz下，無載? 11.5? 13.0? 14.5? V?
輸出驅動器?
Io(source)? 輸出源電流? VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=0V? 140? 190? 240? mA?
Io(sink)? 輸出灌電流? VDD=VFSL=VFSR=15VVGHR=VGHL=VGLR=VGLL=15V? 200? 260? 320? mA?
內部振蕩器?
fbridge? 橋路振蕩器頻率? EXQ腳連接到SGND? 50? －? 50000? Hz?
外部振蕩器?
fosc(ext)? 外部振蕩器頻率? RC腳連接到SGNDfbridge=fosc(ext)/2? 100? －? 100000? Hz?
死區時間?
tdead? 死區時間控制范圍（外部可調）? 　? 0.4? －? 4? μs?
橋路使能?
IIH? 高電平輸入電流? 使能激活? 100? －? 700? μA?
IIL? 低電平輸入電流? 使能堵塞? 0? －? 20? μA?
關閉?
VIH? 高電平輸入電壓? 關閉激活：1ΔVSD/Δt1>5V/ms? 4.5? －? VDD?? V?
VIL? 低電平輸入電壓? 關閉阻塞：1ΔVSD/Δt1>5V/ms? 0? －? 0.5? V?
II（SD）? 輸入電流? 　? 0? －? 50? μA?

?VDD范圍：0V～18V

中的MOSFET，IC提供自己產生的低電源電壓；

利用在DTC腳和SGND腳之間連接的電阻器RDT來設定死區時間tdead,并且RDT=270tdead－70,RDT(min)=50kΩ,RDT(max)=1MΩ(RDT的單位為kΩ時，tdead的單位為μs)；

振蕩器頻率可調,當使用內部振蕩器時，橋路（bridge）頻率可利用外部電阻器ROSC和電容器COSC設定：fbridge=1/(2×8×ROSC×COSC),并要求ROSC=200kΩ～2MΩ；

內置PMOS高壓移相器，以控制橋路使能功能；

具有關閉功能，只要在SD腳上的輸入達到4.5V，全橋中的4只MOSFET則被關斷。

3應用介紹

UBA2030T典型應用主要是在高壓的（HPS）燈和金屬鹵燈這類HID燈電子鎮流器電路中作為全橋驅動器。

3.1基本應用電路

用UBA2030T作驅動器和HID燈為負載的全橋基本拓撲結構如圖3所示。在這個應用電路中，

圖3UBA2030T作驅動器、HID燈為負載的全橋基本電路

圖4帶外部控制電路的HID燈全橋拓撲結構

圖5控制電路以橋路高端作參考的HID燈驅動器電路

圖6用低壓DC電源為內部電路

提供電流的HID燈全橋驅動器電路

BER腳、BE腳、EXO腳和SD腳都接系統地，沒有使用橋路使能和關閉功能。當使用內部振蕩器時，橋路換向頻率由ROSC和COSC的取值決定。當HV施加電壓超過振蕩觸發門限（典型值是15.5V）時，振蕩器開始振蕩。如果在HV腳上的電壓降至振蕩器停止門限（典型值是13V）電壓，IC將重新進入啟動狀態。

一旦IC開始正常工作，在功率開關HL（Q1）和LR（Q4）導通時，HR（Q3）和LL（Q2）則截止；當HR（Q3）和LL（Q2）導通時，HL（Q1）和LR（Q4）則截止。UBA2030T提供的換向邏輯，保證了在HID燈中能產生交變電流。

　　HID燈的啟動需要施加一個3kV～10kV的高壓脈沖。由帶負阻特性的觸發元件、電容器和升壓線圈等組成的點火器電路，在通電之后能產生足夠使HID燈擊穿的高電壓，使燈引燃。為防止HID燈出現“聲共振”現象，導致電弧不穩，燒壞燈管，對于HID燈驅動電路,往往還要采取“聲共振”抑制措施。

3.2帶外部振蕩器控制的應用電路

圖4示出的是帶外部振蕩器控制電路的HID燈全橋拓撲結構。在該應用電路中，UBA2030T的RC腳、BER腳和BE腳連接系統地，橋路換向頻率由外部振蕩器決定，關閉輸入腳（SD腳）可以用作關斷全橋電路中的全部MOSFET。

3.3控制電路以橋路高端作參考的HID燈全橋驅動器電路

UBA2030T在驅動HID燈全橋系統中作為換向器元件使用。HID燈的使用壽命依賴于通過石英壁的鈉遷移量。為使鈉遷移比率減至最小，HID燈以系統地為參考時，必須在負壓下工作。圖5示出的是控制單元以橋路高端作參考的HID燈全橋驅動器電路。在該應用電路中，BER腳和HV腳都連接到系統地。

圖6所示的以橋路高端作為參考的又一種HID燈全橋驅動電路。BER腳連接系統地，通過HV腳流入IC內部低壓電路的電流可以由低壓DC電源（如電池）提供，如圖6中虛線所示。RDT的數值在50kΩ與1000kΩ之間。當RDT=220KΩ時，死區時間tdead是1μs.

在任何應用中，在IC腳HV上的電壓不能低于在VDD腳上的電壓。否則，不論是在啟動狀態還是進入正常工作期間，全橋都不會正確工作。在啟動階段，IC的EXO腳和SD腳都應處于低電平。在EXO腳和SD腳的電壓為時間函數時，其變化速率應大于5V/ms。