MAX620/MAX621 四通道高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器：解析與應(yīng)用

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，找到合適的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。今天就來詳細(xì)介紹 MAXIM 公司的 MAX620/MAX621 四通道高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器，探討其特性、應(yīng)用場(chǎng)景及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX620/MAX621 集成了四個(gè) MOSFET 驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)電荷泵高端電源，用于為高端開關(guān)和控制電路供電。電荷泵可提供比 Vcc 高 11V 的穩(wěn)壓輸出電壓給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將 TTL/CMOS 輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為從地到高端電壓的非反相輸出。輸出可驅(qū)動(dòng)高端或低端開關(guān)應(yīng)用中的 N 溝道 FET，適用于各種線路和電池供電的應(yīng)用。

二、關(guān)鍵特性

2.1 寬工作電壓范圍

能在較寬的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，為不同電源環(huán)境下的應(yīng)用提供了便利。

2.2 最少的元件數(shù)量

MAX620 僅需三個(gè)廉價(jià)的電荷泵電容，而 MAX621 內(nèi)置電容，無需外部元件，簡化了電路設(shè)計(jì)。

2.3 穩(wěn)壓輸出

輸出電壓穩(wěn)定在 Vcc 加上 11V（典型值），確保了驅(qū)動(dòng)器的可靠工作。

2.4 低靜態(tài)電流

典型值為 70μA，有助于降低功耗，延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

2.5 欠壓鎖定

當(dāng)高端電壓未達(dá)到適當(dāng)水平時(shí)，該功能可抑制 FET 驅(qū)動(dòng)器輸出，確保系統(tǒng)安全。

2.6 電源就緒輸出

通過該輸出可指示高端電壓是否已達(dá)到合適水平。

2.7 內(nèi)部四通道鎖存器

方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 便攜式計(jì)算機(jī)電池負(fù)載管理

可有效管理電池負(fù)載，提高電池使用效率。

3.2 高端電源 N 溝道 MOSFET 開關(guān)

實(shí)現(xiàn)高端開關(guān)功能，適用于多種電源電路。

3.3 低電源電壓下的低端開關(guān)

在低電壓環(huán)境下也能穩(wěn)定工作。

3.4 四通道鎖存電平轉(zhuǎn)換器

用于電平轉(zhuǎn)換，滿足不同電路的信號(hào)要求。

3.5 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。

3.6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

為步進(jìn)電機(jī)提供精確的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

四、電氣特性分析

4.1 電源電壓

Vcc 范圍為 4.5V 至 16.5V，能適應(yīng)多種電源規(guī)格。

4.2 高端電壓

在不同條件下，高端電壓 V+ 有不同的取值范圍，例如在 OUT = 0、VCC = 4.5V、C1 = C2 = 0.047μF、C3 = 1μF 時(shí)，V+ 為 14.5V 至 17.5V。

4.3 電源就緒閾值

PRT 典型值為 13.5V，當(dāng) V+ 達(dá)到該值時(shí)，電源就緒輸出 PR 變?yōu)楦唠娖健?/p>

4.4 開關(guān)頻率

典型值為 70kHz，可根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。

4.5 靜態(tài)電源電流

MAX620 和 MAX621 在不同 Vcc 和溫度條件下的靜態(tài)電流有所不同，但總體較低。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 電容選擇

對(duì)于 MAX620，如果 Vcc 超過 +13V，C1 和 C2 必須不大于 0.01μF，以避免在電荷泵周期內(nèi)內(nèi)部開關(guān)消耗過多能量。

5.2 數(shù)據(jù)輸入過渡時(shí)間

驅(qū)動(dòng)器輸入電壓不能在 ViL 和 ViH 之間保持超過 500ns，在時(shí)鐘數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)中，可在時(shí)鐘 CE 拉低之前設(shè)置驅(qū)動(dòng)器輸入線上的數(shù)據(jù)。

5.3 最大驅(qū)動(dòng)器開關(guān)速率

該速率取決于所驅(qū)動(dòng)的所有 MOSFET 的總柵極電容和給定電源電壓下電荷泵的最大可用輸出電流。例如，在 Vcc = +5V 且 V+ 無外部負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)四個(gè) 1500pF 負(fù)載時(shí)，MAX620 的最大開關(guān)速率為 15kHz。

5.4 V+ 輸出電流限制

MAX620 的 V+ 輸出無內(nèi)部短路保護(hù)，在 V+ 易發(fā)生短路的應(yīng)用中，需在 V+ 和負(fù)載之間連接一個(gè)電阻，將 V+ 電流限制在小于 25mA，電阻值可根據(jù)公式 (RCL geq frac{V_{CC}}{25 mA}) 計(jì)算。

六、典型應(yīng)用電路

6.1 H 橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

通過 MAX620 驅(qū)動(dòng) H 橋開關(guān)，控制 +5V 直流電機(jī)的方向。在設(shè)計(jì)時(shí)，需注意避免所有四個(gè) MOSFET 同時(shí)導(dǎo)通，F(xiàn)ORWARD 和 REVERSE 輸入應(yīng)在時(shí)鐘 CE 拉低之前更新，且不能同時(shí)有效。

6.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

由 MAX620、時(shí)鐘源、脈沖控制網(wǎng)絡(luò)和翻譯邏輯組成完整的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，為步進(jìn)電機(jī)的各相提供電流。

6.3 邏輯控制的 +5V 穩(wěn)壓電源分配

MAX620 與 LM10 參考和運(yùn)算放大器組合以及 IRFZ40 N 溝道 MOSFET 構(gòu)成超低壓差 +5V 穩(wěn)壓器，為四個(gè) IRFZ40 高端開關(guān)供電。在電源開關(guān)閉合后，V+ 迅速升至 Vcc 加上 11V，PR 保持低電平，直到 V+ 達(dá)到 PRT，此時(shí) +5V 穩(wěn)壓器輸出正常。

七、總結(jié)

MAX620/MAX621 四通道高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇電容、控制數(shù)據(jù)輸入過渡時(shí)間和開關(guān)速率，并注意 V+ 輸出的保護(hù)。你在使用類似 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。