【導讀】我們身邊有很多電池供電的應用比如打掃衛生時(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(chē)、隨處可見(jiàn)的服務(wù)機器人和公園里看到的無(wú)人機等，這些應用有一些共有的特點(diǎn)，就是設計緊湊并因地制宜的充分利用空間！
MOTIX? 3相柵極驅動(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柵極驅動(dòng)器》對該產(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。
● 160V絕緣體上的硅（SOI）技術(shù)
● Io+/Io- 1A/2A驅動(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(guò)流保護功能（ITRIP），有四個(gè)可選擇的閾值
● 集成的電流采樣運放（CSA），有四個(gè)可選擇的增益
● 2kV HBM ESD
● 5x5mm2 QFN-32封裝
它是一款160V柵極驅動(dòng)器，用來(lái)適配低壓MOSFET，繼而驅動(dòng)直流無(wú)刷電機，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(xiàn)性預調器和電荷泵，能提供一個(gè)穩定的12V的VCC以驅動(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(guò)集成PMU、自舉二極管、ITRIP、電流感應放大器、電荷泵，降低了系統成本。它還具有卓越的抗閂鎖能力，使其成為各種應用的簡(jiǎn)約和低成本的解決方案，如電動(dòng)工具、機器人、無(wú)人機、低速電動(dòng)汽車(chē)、吸塵器和戶(hù)外園藝工具。該芯片集成度高、封裝小巧，是電池供電應用的理想選擇。
首先介紹一下該產(chǎn)品非常吸引人的幾個(gè)特色功能。
01 驅動(dòng)器自帶的電源管理功能
PMU針對不同電池電壓的應用場(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的驅動(dòng)電壓是12V，如果電池電壓不到12V時(shí)，往往需要一級開(kāi)關(guān)電源獲取穩定的驅動(dòng)VCC電壓，但是這樣就增加了電路的復雜程度。內置的電荷泵剛好解決了這個(gè)痛點(diǎn)。當電池電壓在6V到20V之間時(shí)，可以將電池直接連接VREG，如圖1所示；對于該功能設計的典型電壓為12V，即當電池電壓是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(jiàn)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LDO降至15.5V，再通過(guò)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 單電阻電流采樣運放（CSA）
6ED2742S01Q內置了可用于電流檢測的運算放大器，該運放具有四個(gè)可配置增益，分別為5、10、20、40。內置的運放可以檢測功率地（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算放大器，無(wú)需另外從電阻兩端引線(xiàn)，減少了外圍所需的元器件數量和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輸入信號可幫助讀取輸出偏置電壓從而進(jìn)行校準。正常工作：STR信號為L(cháng)OW，CSA輸出信號CSO是跟隨VSS-COM電壓乘以一定增益。當STR信號為高時(shí)，CSO信號可以用來(lái)報告運放偏移。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.電流采樣運放和時(shí)序框圖
03 ITRIP 過(guò)流保護功能
6ED2742S01Q也內置了可用于過(guò)流保護的高精度比較器，能夠在1us內快速響應在DC-母線(xiàn)上采樣到的過(guò)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腳作為芯片的數字地。同時(shí)該芯片的過(guò)流保護點(diǎn)閾值是可調的，可以根據表1設置不同的閾值電壓。
圖5.過(guò)流保護電路
表1.過(guò)流保護閾值配置表
在這里需要特別提醒的是，一定要注意兩個(gè)地的布線(xiàn)與連接：數字地（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 )引起驅動(dòng)器誤觸發(fā)。單一的地很容易引起這種問(wèn)題，所以采用獨立的電源地和信號地來(lái)避免這樣的問(wèn)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(mén)極寄生導通的風(fēng)險。減少功率回路的雜散電感有助于抑制開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的相電壓瞬態(tài)負壓-Vs，從而保證驅動(dòng)器能正常工作。
圖6.數字地與功率地
總結一下
160V三相MOTIX?門(mén)級驅動(dòng)器6ED2742S01Q，通過(guò)其集成的自舉二極管、PMU、CSA和過(guò)流保護比較器，可以幫助工程師大大降低系統的元器件數量和產(chǎn)品所需要的PCB板面積。從而給外觀(guān)設計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。
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