【導(dǎo)讀】我們身邊有很多電池供電的應(yīng)用比如打掃衛(wèi)生時(shí)使用的手持吸塵器、裝家具時(shí)使用電動(dòng)工具、大街上穿梭的電動(dòng)自行車、隨處可見的服務(wù)機(jī)器人和公園里看到的無(wú)人機(jī)等,這些應(yīng)用有一些共有的特點(diǎn),就是設(shè)計(jì)緊湊并因地制宜的充分利用空間!
MOTIX? 3相柵極驅(qū)動(dòng)器6ED2742S01Q是英飛凌MOTIX?品牌的新成員。之前的文章《新品| -1A/2A,160V MOTIX?三相SOI柵極驅(qū)動(dòng)器》對(duì)該產(chǎn)品做了簡(jiǎn)要的介紹,本文重點(diǎn)講解該產(chǎn)品的特色功能以及使用上的注意事項(xiàng)。
● 160V絕緣體上的硅(SOI)技術(shù)
● Io+/Io- 1A/2A驅(qū)動(dòng)電流(典型峰值)
● 用于100%占空比的集成涓流充電泵
● 集成的電源管理單元(PMU)
● 集成的過流保護(hù)功能(ITRIP),有四個(gè)可選擇的閾值
● 集成的電流采樣運(yùn)放(CSA),有四個(gè)可選擇的增益
● 2kV HBM ESD
● 5x5mm2 QFN-32封裝
它是一款160V柵極驅(qū)動(dòng)器,用來適配低壓MOSFET,繼而驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電機(jī),支持6V~140V的輸入電壓。6ED2742S01Q有一個(gè)集成的電源管理單元,包括一個(gè)線性預(yù)調(diào)器和電荷泵,能提供一個(gè)穩(wěn)定的12V的VCC以驅(qū)動(dòng)MOSFET。它在寬輸入電壓下工作,適合寬電池電壓,如10.8V到96V。6ED2742S01Q通過集成PMU、自舉二極管、ITRIP、電流感應(yīng)放大器、電荷泵,降低了系統(tǒng)成本。它還具有卓越的抗閂鎖能力,使其成為各種應(yīng)用的簡(jiǎn)約和低成本的解決方案,如電動(dòng)工具、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、低速電動(dòng)汽車、吸塵器和戶外園藝工具。該芯片集成度高、封裝小巧,是電池供電應(yīng)用的理想選擇。
首先介紹一下該產(chǎn)品非常吸引人的幾個(gè)特色功能。
01 驅(qū)動(dòng)器自帶的電源管理功能
PMU針對(duì)不同電池電壓的應(yīng)用場(chǎng)景,有如下三個(gè)配置模式。
配置1:直連電荷泵
一般情況下MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓是12V,如果電池電壓不到12V時(shí),往往需要一級(jí)開關(guān)電源獲取穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)VCC電壓,但是這樣就增加了電路的復(fù)雜程度。內(nèi)置的電荷泵剛好解決了這個(gè)痛點(diǎn)。當(dāng)電池電壓在6V到20V之間時(shí),可以將電池直接連接VREG,如圖1所示;對(duì)于該功能設(shè)計(jì)的典型電壓為12V,即當(dāng)電池電壓是12V時(shí)電荷泵的輸出電流ICP_AVG為額定電流15mA,并且電荷泵的輸出電壓,即驅(qū)動(dòng)電壓也為12V;電池電壓低于12V時(shí),ICP_AVG會(huì)降低至10mA,但是由于電荷泵的作用,電荷泵的輸出電壓仍為12V;如果電池電壓低于7V,電荷泵的輸出電壓會(huì)降低,具體見圖1。
圖1.6ED2742S01Q PMU在配置1中工作
配置2:直連LDO
如果電池電壓在20V~90V之間,可將電池直接連接VIN。此時(shí)電池電壓經(jīng)一級(jí)LDO降至15.5V,再通過電荷泵得到12V的VCC電壓。電池電壓高于60V的時(shí)候,電荷泵的輸出電流會(huì)ICP_AVG低于15mA。
圖2.6ED2742S01Q PMU在配置2中工作
配置3:外接BJT
如果電池電壓在90V~120V之間,還可外接一個(gè)BJT于接口BJT_DR,如圖3所示,此時(shí)PMU在工作在配置3。
圖3.6ED2742S01Q PMU在配置3中工作
02 單電阻電流采樣運(yùn)放(CSA)
6ED2742S01Q內(nèi)置了可用于電流檢測(cè)的運(yùn)算放大器,該運(yùn)放具有四個(gè)可配置增益,分別為5、10、20、40。內(nèi)置的運(yùn)放可以檢測(cè)功率地(COM腳)和邏輯地(VSS腳)之間的電壓。該功能可以幫助減少外置的運(yùn)算放大器,無(wú)需另外從電阻兩端引線,減少了外圍所需的元器件數(shù)量和PCB面積。需要注意的是該功能僅適用于單電阻采樣的情況。
STR輸入信號(hào)可幫助讀取輸出偏置電壓從而進(jìn)行校準(zhǔn)。正常工作:STR信號(hào)為L(zhǎng)OW,CSA輸出信號(hào)CSO是跟隨VSS-COM電壓乘以一定增益。當(dāng)STR信號(hào)為高時(shí),CSO信號(hào)可以用來報(bào)告運(yùn)放偏移。CSO輸出增加了150mV VSS以上的偏置。這保證了在不同的增益設(shè)置、溫度和電壓變化下,輸出電壓偏移始終為正。
圖4.電流采樣運(yùn)放和時(shí)序框圖
03 ITRIP 過流保護(hù)功能
6ED2742S01Q也內(nèi)置了可用于過流保護(hù)的高精度比較器,能夠在1us內(nèi)快速響應(yīng)在DC-母線上采樣到的過流,從而關(guān)閉輸出,如圖5所示,其中DC BUS-連接的是功率地VSS,COM腳作為芯片的數(shù)字地。同時(shí)該芯片的過流保護(hù)點(diǎn)閾值是可調(diào)的,可以根據(jù)表1設(shè)置不同的閾值電壓。
圖5.過流保護(hù)電路
表1.過流保護(hù)閾值配置表
在這里需要特別提醒的是,一定要注意兩個(gè)地的布線與連接:數(shù)字地(VSS)和功率地(COM),采樣電阻也要放在這兩個(gè)地之間!如果驅(qū)動(dòng)器的地的電位與控制器的地的電位相差太大,就會(huì)引起驅(qū)動(dòng)器誤觸發(fā)。單一的地很容易引起這種問題,所以采用獨(dú)立的電源地和信號(hào)地來避免這樣的問題并減少了噪音的影響。
此外,自舉電容等浮地的器件盡量靠近芯片相關(guān)引腳,并盡可能減小噪聲環(huán)路,建議使用1uF的供電電容。減小驅(qū)動(dòng)環(huán)路不僅減少接受和發(fā)射的電磁噪聲,還可以降低門極寄生導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。減少功率回路的雜散電感有助于抑制開關(guān)產(chǎn)生的相電壓瞬態(tài)負(fù)壓-Vs,從而保證驅(qū)動(dòng)器能正常工作。
圖6.數(shù)字地與功率地
總結(jié)一下
160V三相MOTIX?門級(jí)驅(qū)動(dòng)器6ED2742S01Q,通過其集成的自舉二極管、PMU、CSA和過流保護(hù)比較器,可以幫助工程師大大降低系統(tǒng)的元器件數(shù)量和產(chǎn)品所需要的PCB板面積。從而給外觀設(shè)計(jì)留下更大的施展空間,讓產(chǎn)品更加靈活多變、美輪美奐。
圖7.6ED2742S01Q參考板
以上就是該芯片幾個(gè)非常有意思的功能,看了這些功能介紹,如果想進(jìn)一步了解該芯片的使用,英飛凌還有該芯片的DEMO板可供參考,如圖7所示。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀:
華潤(rùn)微李虹:新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來可期,功率半導(dǎo)體賽道行穩(wěn)致遠(yuǎn)