news 2026/1/25 5:04:08

屹晶微 EG27710 600V耐压、高性能、快速开关的半桥驱动芯片技术解析

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
屹晶微 EG27710 600V耐压、高性能、快速开关的半桥驱动芯片技术解析

一、芯片核心定位


EG27710是屹晶微电子EG2x系列中的一款高性能、快速开关的高压半桥栅极驱动芯片
其核心价值在于600V高端耐压、更强的输出驱动能力(0.6A/1.0A) 以及 同类产品中出色的开关速度(典型130ns延时)
专为对开关损耗和驱动能力有更高要求的无刷电机控制器、高频DC-DC电源、无线充电等应用设计,旨在实现更高的系统效率和功率密度


二、关键电气参数详解


电压与耐压特性(安全核心)

  • 高端悬浮电源(VB)耐压:600V(绝对最大值)
  • 高端悬浮地(VS)范围:VB-25V 至 VB+0.3V
  • 低端电源(VCC)范围:10V 至 25V(推荐工作值)
  • 双路逻辑输入(HIN, LIN):兼容3.3V/5V,高电平阈值 >2.5V,低电平阈值 <1.0V,均内置200kΩ下拉电阻

电源与功耗特性

  • 静态电流(ICC):典型 80μA(VCC=15V,输入悬空)

欠压保护(UVLO):

  • VCC:开启 8.2V,关断 7.7V(典型)
  • VB:开启 8.0V,关断 7.0V(典型)

输出驱动与开关特性(性能核心)

  • 输出驱动能力:拉电流(IO+)0.6A,灌电流(IO-)1.0A。驱动能力显著强于EG2106D/EG2304(0.3A/0.6A),可驱动栅极电荷更大或并联的MOSFET/IGBT。

开关时间(CL=1nF条件下,速度领先):

  • 开通/关断延时(Ton/Toff):130ns(典型)
  • 上升时间(Tr):35ns(典型)
  • 下降时间(Tf):16ns(典型)
  • 最高工作频率:支持 500kHz

逻辑与互锁特性

  • 逻辑真值表:当HIN和LIN同时为高时,HO和LO输出均为低(关闭)。此互锁逻辑与EG2304相同,与EG2106D(同时为高时均开启)不同。
  • 无内建固定死区:手册未提及内建死区时间,上下管切换的死区需完全由外部控制器(MCU)的PWM信号保证。

三、芯片架构与特性优势(系列内对比)


引脚兼容与性能升级

  • 引脚定义与EG2106D完全兼容:Pin1=VCC, Pin2=HIN, Pin3=LIN,Pin4=GND。这使得EG27710可以作为EG2106D的高性能直接替换升级选项,无需修改PCB。
  • 性能全面超越:在保持引脚和基础逻辑兼容的前提下,提供了翻倍的拉电流和大幅提升的开关速度。

快速开关与高效驱动

  • 130ns级传输延迟和纳秒级的上升/下降时间,使得开关切换过程极为迅速,有助于降低开关损耗,尤其适用于高频工作场景。
  • 1.0A的强大灌电流能力,可以快速下拉MOSFET栅极电压,确保功率管快速关断,减少关断损耗和桥臂直通风险。

互锁安全逻辑

  • 继承了EG2304的安全特性,当输入信号异常(HIN和LIN同时为高)时,自动关断两路输出,防止功率管直通,增强了系统的鲁棒性。

四、应用设计要点


PCB布局准则(对高速开关至关重要)

  • 驱动环路极致最小化:VB-HO-VS和VCC-LO-GND环路必须使用尽可能短、宽的走线,以最小化寄生电感(Ls)。寄生电感会导致公式为V = Ls * di/dt 的电压尖峰和振铃,可能损坏芯片或MOSFET。
  • 电源去耦:VCC引脚处必须就近放置一个≥1μF的低ESR陶瓷电容。对于高频应用,建议再并联一个0.1μF电容。
  • 信号地与功率地分离:芯片GND(Pin4)应作为安静的“驱动地”,通过单点连接(星型接地)方式与嘈杂的“功率地”(如MOSFET源极、电流采样地)连接。
  • 输入信号隔离:HIN和LIN走线应远离HO、LO、VS等高压、高频、高dv/dt节点。

死区时间管理

  • 完全依赖外部死区:由于芯片没有内建固定死区,必须在MCU或前级控制器的PWM信号中设置充足且可靠的死区时间,以防止上下管直通。死区时间应大于MOSFET的关断延迟与芯片传输延迟之和,并留有余量。
  • 建议:即使有互锁逻辑,死区设置仍是防止直通的第一道且最重要的防线。

自举电路设计

  • 自举二极管(D):必须选用超快恢复二极管或肖特基二极管,以减小反向恢复时间和正向压降,确保在高频下能为自举电容有效充电。
  • 自举电容(Cboot):选用低ESR的陶瓷电容,容值根据开关频率和MOSFET栅极电荷选择,典型值0.1uF至10uF。需确保在低端管最短导通时间内能充满电。

热管理

  • 更强的驱动能力意味着在驱动大栅极电荷负载时,芯片自身功耗可能增加。需关注SOP8封装的散热,通过PCB敷铜和散热过孔辅助散热。

五、典型应用场景


  • 高频、高效LLC谐振变换器或移相全桥电源:快速开关可显著降低初级侧开关损耗,提升整机效率。
  • 大功率无刷电机驱动器:强大的驱动能力适合驱动并联MOSFET或高电流IGBT,用于电动工具、电动汽车控制器等。
  • 高端无线充电发射端:在需要高效率、高功率密度的Class D或E类功放架构中作为核心驱动。
  • 对EG2106D设计的性能升级:在原有PCB不修改的情况下,直接替换以获取更强的驱动能力和更快的开关速度。

六、调试与常见问题


桥臂直通(最严重风险)

  • 首要检查死区:使用示波器双通道同时测量HO和LO对VS和GND的波形,确认是否存在任何重叠。确保MCU设置的死区时间有效且充足。
  • 检查互锁功能:可以测试将HIN和LIN同时置高,验证HO和LO是否均输出低电平。

开关节点振铃过大

  • 优化布局:检查并缩短高dv/dt环路(特别是HO-VS)的走线长度。
  • 增加栅极电阻:在MOSFET栅极串联一个小电阻(Rg,如2.2-10Ω),可以阻尼振荡,但会略微增加开关时间。需在抑制振铃和开关损耗之间权衡。
  • 使用RC缓冲电路(Snubber):在开关节点(如HO-VS之间)增加一个小电容和电阻串联的缓冲电路,吸收振铃能量。

自举电容电压不足

  • 检查自举二极管是否选用正确,其反向恢复时间是否过长。
  • 测量低端管(LO)的导通时间,确保其足够长以便为Cboot充电。在高占空比(接近100%)工作时,自举电路可能无法维持,需考虑使用隔离电源或充电泵方案为高端供电。

芯片异常发热

  • 计算驱动功耗:Pd = VCC * Qg_total *f_sw。检查所驱动MOSFET的总栅极电荷(Qg_total)和开关频率(f_sw)是否导致功耗过大。
  • 检查驱动波形是否有异常持续的高电平或短路。

七、总结


EG27710通过与EG2106D引脚完全兼容的设计,实现了驱动能力与开关速度的跨越式升级,同时继承了安全互锁逻辑
它成功地将600V耐压、0.6A/1.0A强驱动、130ns快速开关 等高性能特性集成于标准的SOP8封装内
成功应用的关键在于为高速开关优化至极致的PCB布局、严格且充足的外部死区设置,以及 正确的自举元件选型
对于追求高效率、高功率密度且希望兼容既有设计进行升级的应用,EG27710是一款不可多得的高性能、高性价比半桥驱动解决方案

文档出处
本文基于屹晶微电子(EGMICRO)EG27710 芯片数据手册 V1.0 整理编写,并结合了高频功率电路设计实践
具体设计与应用请以官方最新数据手册为准,在实际应用中务必重点验证开关波形质量、死区时间及系统热性能

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