使用新型160VMOTIX?三相柵極驅動器IC實現更好的電池供電設計（第一部分）

原創英飛凌工業半導體 2023-07-19 21:30

“傻瓜式”高密度電源設計 別讓AI算力卡脖子！dsPIC33AK性能暴增指南

作者簡介

作者: Srivatsa Raghunath

翻譯：趙佳

MOTIX?三相柵極驅動器集成電路6ED2742S01Q是英飛凌MOTIX?品牌的新成員，該品牌通過可擴展的產品組合提供低壓電機控制解決方案。它是一款160V絕緣體上硅(SOI)柵極驅動器IC，采用5x5 mm2 QFN-32封裝，帶有熱效率高的裸露功率焊盤，并集成了電源管理單元(PMU)。這種易于使用的器件非常適合電池供電的工業無刷直流電機控制驅動器，如無繩電動工具、機器人、無人機和輕型電動車（LEV），電池電壓范圍為10.8V至120V。這種寬工作電壓范圍使其成為12V、24V、48V、72V和96V等多種電池類型的理想"一站式"柵極驅動器選擇。

6ED2742S01Q集成了自舉二極管，為三個外部高壓側自舉電容器供電。通過涓流充電泵，它們支持100%占空比工作。保護功能包括欠壓鎖定、帶可配置閾值的過流保護、故障通信和自動故障恢復。輸出部分集成了一個高脈沖電流緩沖級，用于將驅動器本身開關損耗降至最低，并提供強大的1 A拉電流和2 A灌電流能力，可實現單MOSFET驅動或并聯MOSFET驅動。此外，在低邊電源電壓（VSS）和低邊電源接地回路（COM）還集成了一個可變增益電流檢測放大器（CSA）。

圖1：典型6ED2742S01Q應用框圖

6ED2742S01Q內部集成的電源管理單元（PMU）使柵極驅動器能夠在寬輸入電壓范圍內工作，而無需外部VCC電源。PMU工作時有不同的配置模式。

現在我們來看看最常用的電池輸入直接連接到柵極驅動IC的情況。10.8V至96V的電池電壓首先由線性穩壓器降壓，然后由充電泵升壓或降壓，提供一個穩壓的12V VCC，以驅動三相MOSFET逆變級。圖2是這種配置的典型框圖，以及輸入電壓與VCC的關系圖。

圖2：配置2中的6ED2742S01Q PMU，10.8V至96 V電池直接連接至VIN，提供穩定的12V Vcc，以驅動功率N-MOSFET

6ED2742S01Q的評估板可用于評估6ED2742S01Q在電動工具、吸塵器、機器人和無人機等不同應用中的性能。該板的最大功率為250 W（MOSFET上無散熱片）和500W（MOSFET上有散熱片/強制風冷），輸出電流（Irms）限制為12A（典型值）至15A（最大值）。評估板主要由6ED2742S01Q和基于OptiMOS?的逆變級組成。12V的輔助電源用于為風扇（不包括）供電，3.3V的輔助電源用于為子卡上的微控制器供電。子卡的設計基于典型的模塊化應用設計套件（MADK）平臺方法，帶有一個M1連接器。該控制板與越來越多的帶M1連接器的iMOTION? MADK電源板一起，創造了一個廣泛的三相逆變器選擇組合，可擴展額定功率和工作電壓。