集成电源管理的160V三相MOTIX™门级驱动器

原创英飞凌工业半导体 2023-04-20 07:01

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我们身边有很多电池供电的应用比如打扫卫生时使用的手持吸尘器、装家具时使用电动工具、大街上穿梭的电动自行车、随处可见的服务机器人和公园里看到的无人机等，这些应用有一些共有的特点，就是设计紧凑并因地制宜的充分利用空间！

MOTIX™ 3相栅极驱动器6ED2742S01Q是英飞凌MOTIX™品牌的新成员。之前的文章《新品| -1A/2A，160V MOTIX™三相SOI栅极驱动器》对该产品做了简要的介绍，本文重点讲解该产品的特色功能以及使用上的注意事项。

160V绝缘体上的硅（SOI）技术

Io+/Io- 1A/2A驱动电流（典型峰值）

用于100%占空比的集成涓流充电泵

集成的电源管理单元(PMU)

集成的过流保护功能（ITRIP），有四个可选择的阈值

集成的电流采样运放（CSA），有四个可选择的增益

2kV HBM ESD

5x5mm² QFN-32封装

它是一款160V栅极驱动器，用来适配低压MOSFET，继而驱动直流无刷电机，支持6V~140V的输入电压。6ED2742S01Q有一个集成的电源管理单元，包括一个线性预调器和电荷泵，能提供一个稳定的12V的VCC以驱动MOSFET。它在宽输入电压下工作，适合宽电池电压，如10.8V到96V。6ED2742S01Q通过集成PMU、自举二极管、ITRIP、电流感应放大器、电荷泵，降低了系统成本。它还具有卓越的抗闩锁能力，使其成为各种应用的简约和低成本的解决方案，如电动工具、机器人、无人机、低速电动汽车、吸尘器和户外园艺工具。该芯片集成度高、封装小巧，是电池供电应用的理想选择。

首先介绍一下该产品非常吸引人的几个特色功能。

驱动器自带的电源管理功能

PMU针对不同电池电压的应用场景，有如下三个配置模式。

配置1：直连电荷泵

一般情况下MOSFET的驱动电压是12V，如果电池电压不到12V时，往往需要一级开关电源获取稳定的驱动VCC电压，但是这样就增加了电路的复杂程度。内置的电荷泵刚好解决了这个痛点。当电池电压在6V到20V之间时，可以将电池直接连接VREG，如图1所示；对于该功能设计的典型电压为12V，即当电池电压是12V时电荷泵的输出电流ICP_AVG为额定电流15mA，并且电荷泵的输出电压，即驱动电压也为12V；电池电压低于12V时，ICP_AVG会降低至10mA，但是由于电荷泵的作用，电荷泵的输出电压仍为12V；如果电池电压低于7V，电荷泵的输出电压会降低，具体见图1。

图1.6ED2742S01Q PMU在配置1中工作

配置2：直连LDO

如果电池电压在20V~90V之间，可将电池直接连接VIN。此时电池电压经一级LDO降至15.5V，再通过电荷泵得到12V的VCC电压。电池电压高于60V的时候，电荷泵的输出电流会ICP_AVG低于15mA。

图2.6ED2742S01Q PMU在配置2中工作

配置3：外接BJT

如果电池电压在90V~120V之间，还可外接一个BJT于接口BJT_DR，如图3所示，此时PMU在工作在配置3。

图3.6ED2742S01Q PMU在配置3中工作

单电阻电流采样运放（CSA）

6ED2742S01Q内置了可用于电流检测的运算放大器，该运放具有四个可配置增益，分别为5、10、20、40。内置的运放可以检测功率地（COM脚）和逻辑地（VSS脚）之间的电压。该功能可以帮助减少外置的运算放大器，无需另外从电阻两端引线，减少了外围所需的元器件数量和PCB面积。需要注意的是该功能仅适用于单电阻采样的情况。

STR输入信号可帮助读取输出偏置电压从而进行校准。正常工作：STR信号为LOW，CSA输出信号CSO是跟随VSS-COM电压乘以一定增益。当STR信号为高时，CSO信号可以用来报告运放偏移。CSO输出增加了150mV VSS以上的偏置。这保证了在不同的增益设置、温度和电压变化下，输出电压偏移始终为正。