全桥驱动器芯片UBA2032T/UBA2032TS

摘要：飞利浦公司采用EZ-HV SOI工艺制造的全桥驱动器UBA2032T/TS可用于驱动任何一类负载，尤其适合于驱动HID灯。文中介绍了UBA2032T/TS的功能特点，给出了它的典型应用电路。 关键词：全桥驱动器；高压IC；UBA2032T/TS；HID灯驱动电路

1　概述

飞利浦公司推出的UBA2032高压单片IC是采用EZ－HV SO1工艺制造的一种高压全桥驱动器。UBA2032在全桥拓扑中通过外部MOSFET可以驱动任何一种负载，尤其适用于驱动高强度的放电HID灯如高压钠灯和金卤灯换向器等commutator。UBA2032的主要特点如下：

内置自举二极管和高压电平移位器；

桥路电压最高可达550V，并可直接从IC的HV脚输入高压，以为内部电路产生低工作电压，而无需附加低压电源；

带输入启动延时，可利用简单的RC滤波器或来自处理器的控制信号产生延迟；

振荡器频率可调节；

只要BD脚上电压超过桥路截止门限1．29V，所有MOSFET都将被关断；

为保证50％的占空因数，振荡器信号在馈送到输出驱动器之前应通过除法器；

非交叠non－overlap时间可由自适应非交叠电路控制，最小非交叠时间可在内部固定；

采用24脚SO封装UBA2032T和28脚SSOP封装UBA2032TS，引脚排列如图1所示。

图2 UBA2C32T/TS内部结构方框图

2 内部结构及工作原理

2．1 内部结构及引脚功能

UBA2032片内集成有电压稳压器、振荡器、输入信号延迟和桥路禁止电路、控制逻辑、高／低压电平移位器、高端左／右驱动器和低端左／右驱动器等单元电路，图2所示是其内部结构框图。表1所列是UBA2032的各引脚功能。

表1 UBA2032的引脚功能

符 号引 脚功 能

UBA2032TUBA2032TS-LVS11逻辑输入负电源电压EXTRD22振荡器信号输入+LVS33逻辑输入正电源电压n.c4,6,16,19,214,5,7,18,19,22,24,25空脚HV56内部低电源电压产生引脚VDD79内部低电源电压SU810启动延时输入信号DD911除法器禁止控制输入BD1012桥路禁止控制输入RC1113内部振荡器RC输入SGND1214信号地GHL1315高端左边MOSFET栅极FSL1416左边浮置电源电压SHL1517高端左边MOSFET源极GLL1720低端左边MOSFET栅极PGND1921功率地GLR2023低端右边MOSFET栅极SHR2226高端右边MOSFET源极FSR2327右边浮置电源电压GHR2428高端右边MOSFET栅极表2 逻辑关系

器件状态输入（脚）输出（脚）BDSUDDEXTDRGHLGHRGLLGLR启动HXXXLLLLLXXXLLHH振荡HXXXLLLLLLXXLLHHLHHGLHHLLHLLHLHLLHLLHLHHLLHHHLLHHLLHHL备注：H为高电平；L为低电平；X表示无关

2．2 工作原理

UBA2032既可从HV脚施加电压以产生内部低电源电压VDD11．5±2V，也可将低压电源直接连接到VDD脚此情况下HV脚必须连接到脚VDD或SGND。当VDD脚或HV脚上的电压高于释放功率驱动电平典型值分别为9V和12．5V时，桥路输出电压将由EXTDR脚上的控制信号来决定。表2列出了IC的状态及输入／输出之间的逻辑关系。一旦脚VDD或HV上的电压降至功率驱动复位电平分别为6．5V和10V以下，IC将进入再次启动状态。

当脚HV电压穿越释放功率驱动电平时，桥路将按照以下两点确定状态换向：

（1）高端左边和低端右边MOSFET导通，高端右边和低端左边MOSFET截止；

（2）高端左边和低端右边MOSFET截止，高端右边和低端左边MOSFET导通。

UBA2032可以在三种不同模式下产生振荡：

第一种是内部振荡器模式。在该模式下，桥路转换频率由外部电阻ROSC和电容COSC来决定。为实现50％的占空比，内部除法器应通过连接脚DD到SGND被赋能同时脚EXTDR必须与脚＋LVS、－LVS和SGND或VDD连接在一起。

第二种是不经内部除法器的外部振荡器模式。在该模式下，将脚RC短路到SGND可使内部振荡器截止。当外部信号源连接到脚EXTRD时，桥路频率将等于外部振荡器频率，而不是像内部振荡器模式那样，桥路频率为内部振荡器频率的1／2。

第三种为内部除法器的外部振荡器模式。在该模式时，为使内部除法器使能，脚RC、DD和脚SGND必须连接在一起，而此时全桥输出频率为外部振荡器频率的1／2，桥路换向则通过EXTRD脚信号的下降沿触发。

图3 基本应用电路

3　应用电路

3．1 HID灯基本驱动电路

UBA2032主要是为驱动HID灯而设计的，图3所示是由UBA2032T组成的HID灯全桥驱动电路。在这个基本应用拓扑结构中，IC的桥路禁止、启动延时和外部驱动功能均未被利用，IC脚的－LVS、＋LVS、EXTDR和BD都短接到SGND。脚DD连接到SGND，内部2分频除法器被使能。由于使用了内部振荡器，桥路换向频率可由ROSC和COSC的数值决定：

fbridge＝1／Kosc．Rosc．Cosc

式中，常数Kosc为1．02。当IC脚HV上的电压超过12．5V（典型值）（时，振荡器开始工作。一旦脚HV上的电压降至10V（典型值）以下，那么，UBA2032T将进入启动状态。

像高压钠灯这类HID灯，通常需要3～6kV的高压脉冲才能使其启动引燃。因此，在全桥驱动器电路中，应附加点火启动器电路。在普通荧光灯电子镇流器中，灯启动通常利用LC串联谐振在电容两端产生一个1kV以上的高压施加到灯管上，以使灯管击穿而点燃。而HID灯启动电路则通常由带负阻特性的开关元件（如硅AC双向开关）、电容和升压电感器等元件组成，该电路可用来产生数千伏的高压点火脉冲。

图4 汽车前灯驱动电路

3．2 汽车前灯驱动电路

由于HID灯的使用寿命取决于通过石英灯管壁的钠迁移率。因此，为使钠迁移率最小化以延长灯的使用寿命，HID灯可在相对于系统地的负电压下操作。图4所示是汽车前灯（HID灯）的全桥驱动电路。该电路中的UBA2032TS的脚＋LVS和HV与桥路控制电路施加相同的低电源电压，脚－LVS连接到系统地。以系统地为参考，该桥路可在－450V最大值的负电压下操作，同时“H”桥的输出状态与IC脚ESTDR上的控制信号相关。这样，在HID灯点火时，电路会产生一个非常大的EMC尖峰脉冲，同时在全桥MOSFET（LL、LR、HR和HL）的栅极上会产生非常高的瞬态电压或振荡。当MOSFET栅极直接与IC内的输出驱动器输出（脚GHR、GHL、GHL和GLL）直接耦合时，驱动器输出会产生电压过冲击。为削弱驱动器输出的过应力，可在每只MOSFET栅极上串联一只最小值不低于100Ω的电阻，并并联一只高速开关二极管（如IN4148）。

如果每只MOSFET的栅极电荷为QG，那么当桥路频率为fbridge时，4只MOSFET的总栅极电流IG为4fbrigeQG。该电流可由内部低压电源（VDD）来提供。由于VDD提供的最大电流被内部保护电路限制在11mA，因此，为了防止电流供应不足，设计时应附加一个辅助低压电源。UBA2032的同类器件还有U-B

A2030和UBA2033等。