使用新型160V MOTIX?三相柵極驅(qū)動(dòng)器IC實(shí)現(xiàn)更好的電池供電設(shè)計(jì)（第一部分）

MOTIX三相柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路6ED2742S01Q是英飛凌MOTIX品牌的新成員，該品牌通過可擴(kuò)展的產(chǎn)品組合提供低壓電機(jī)控制解決方案。它是一款160V絕緣體上硅(SOI)柵極驅(qū)動(dòng)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(yè)無刷直流電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，如無繩電動(dòng)工具、機(jī)器人、無人機(jī)和輕型電動(dòng)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(qū)動(dòng)器選擇。

6ED2742S01Q集成了自舉二極管，為三個(gè)外部高壓側(cè)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(hù)功能包括欠壓鎖定、帶可配置閾值的過流保護(hù)、故障通信和自動(dòng)故障恢復(fù)。輸出部分集成了一個(gè)高脈沖電流緩沖級，用于將驅(qū)動(dòng)器本身開關(guān)損耗降至最低，并提供強(qiáng)大的1 A拉電流和2 A灌電流能力，可實(shí)現(xiàn)單MOSFET驅(qū)動(dòng)或并聯(lián)MOSFET驅(qū)動(dòng)。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(gè)可變增益電流檢測放大器（CSA）。

圖1：典型6ED2742S01Q應(yīng)用框圖

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

現(xiàn)在我們來看看最常用的電池輸入直接連接到柵極驅(qū)動(dòng)IC的情況。10.8V至96V的電池電壓首先由線性穩(wěn)壓器降壓，然后由充電泵升壓或降壓，提供一個(gè)穩(wěn)壓的12V VCC，以驅(qū)動(dòng)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(guān)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(wěn)定的12V Vcc，以驅(qū)動(dòng)功率N-MOSFET

6ED2742S01Q的評估板可用于評估6ED2742S01Q在電動(dòng)工具、吸塵器、機(jī)器人和無人機(jī)等不同應(yīng)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(qiáng)制風(fēng)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(fēng)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(shè)計(jì)基于典型的模塊化應(yīng)用設(shè)計(jì)套件（MADK）平臺方法，帶有一個(gè)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(chuàng)造了一個(gè)廣泛的三相逆變器選擇組合，可擴(kuò)展額定功率和工作電壓。

圖3：基于IMC101T-T038 iMotion電機(jī)控制IC的MADK控制卡插在6ED2742S01Q評估板上，使用OptimMOS BSC074N15NS5逆變級驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)。

由6ED2742S01Q提供的驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)的穩(wěn)定三相電流和高壓側(cè)/低壓側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電壓如圖4所示。

圖4：IMC101T-T038 iMotion電機(jī)控制集成電路使用6ED2742S01Q MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)集成電路運(yùn)行24 V無刷直流電機(jī)。

在本文的第二部分中，我們將了解6ED2742S01Q在一些典型應(yīng)用（如電動(dòng)工具和真空吸塵器）中的電流檢測放大器和過電流跳閘（Itrip）保護(hù)功能。