使用新型160VMOTIX™三相栅极驱动器IC实现更好的电池供电设计（第一部分）

原创英飞凌工业半导体 2023-07-19 21:30

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作者: Srivatsa Raghunath

翻译：赵佳

MOTIX™三相栅极驱动器集成电路6ED2742S01Q是英飞凌MOTIX™品牌的新成员，该品牌通过可扩展的产品组合提供低压电机控制解决方案。它是一款160V绝缘体上硅(SOI)栅极驱动器IC，采用5x5 mm² QFN-32封装，带有热效率高的裸露功率焊盘，并集成了电源管理单元(PMU)。这种易于使用的器件非常适合电池供电的工业无刷直流电机控制驱动器，如无绳电动工具、机器人、无人机和轻型电动车（LEV），电池电压范围为10.8V至120V。这种宽工作电压范围使其成为12V、24V、48V、72V和96V等多种电池类型的理想"一站式"栅极驱动器选择。

6ED2742S01Q集成了自举二极管，为三个外部高压侧自举电容器供电。通过涓流充电泵，它们支持100%占空比工作。保护功能包括欠压锁定、带可配置阈值的过流保护、故障通信和自动故障恢复。输出部分集成了一个高脉冲电流缓冲级，用于将驱动器本身开关损耗降至最低，并提供强大的1 A拉电流和2 A灌电流能力，可实现单MOSFET驱动或并联MOSFET驱动。此外，在低边电源电压（VSS）和低边电源接地回路（COM）还集成了一个可变增益电流检测放大器（CSA）。

图1：典型6ED2742S01Q应用框图

6ED2742S01Q内部集成的电源管理单元（PMU）使栅极驱动器能够在宽输入电压范围内工作，而无需外部VCC电源。PMU工作时有不同的配置模式。

现在我们来看看最常用的电池输入直接连接到栅极驱动IC的情况。10.8V至96V的电池电压首先由线性稳压器降压，然后由充电泵升压或降压，提供一个稳压的12V VCC，以驱动三相MOSFET逆变级。图2是这种配置的典型框图，以及输入电压与VCC的关系图。

图2：配置2中的6ED2742S01Q PMU，10.8V至96 V电池直接连接至VIN，提供稳定的12V Vcc，以驱动功率N-MOSFET

6ED2742S01Q的评估板可用于评估6ED2742S01Q在电动工具、吸尘器、机器人和无人机等不同应用中的性能。该板的最大功率为250 W（MOSFET上无散热片）和500W（MOSFET上有散热片/强制风冷），输出电流（Irms）限制为12A（典型值）至15A（最大值）。评估板主要由6ED2742S01Q和基于OptiMOS™的逆变级组成。12V的辅助电源用于为风扇（不包括）供电，3.3V的辅助电源用于为子卡上的微控制器供电。子卡的设计基于典型的模块化应用设计套件（MADK）平台方法，带有一个M1连接器。该控制板与越来越多的带M1连接器的iMOTION™ MADK电源板一起，创造了一个广泛的三相逆变器选择组合，可扩展额定功率和工作电压。