【導讀】在無繩電動工具應(yīng)用中,電池包的電壓通常為16V、20V、24V、40V、60V和80V,會使用機械開關(guān)控制驅(qū)動板供電,但是由于機械開關(guān)的特性,會存在開關(guān)火花、壽命、體積等缺點。
圖1:電動工具中機械開關(guān)應(yīng)用
在電動工具中,引入高邊驅(qū)動方案,除了避免傳統(tǒng)機械開關(guān)的固有缺點,同時具有可控強、導通時間可調(diào)整、支持多包并聯(lián)、短路保護、體積小等優(yōu)點。如圖2所示,高邊驅(qū)動IC會產(chǎn)生高出電池包12V的電壓,通過控制MOS的Gate電壓,可以控制主回路通斷。
圖2:電動工具中高邊驅(qū)動芯片方案
1.支持多包并聯(lián)的LM5050
LM5050是High Side Oring FET Controller,工作電壓支持1V – 75V,最大承受電壓支持100V。LM5050通過檢測VDS上電壓,控制VGS上電壓,實現(xiàn)理想二極管的功能。同時因為LM5050內(nèi)部已經(jīng)集成了電荷泵,供電電壓無需高于電池包電壓。在無繩電動工具中,可以通過多包并聯(lián)方式,提升整體的電池容量,也可以實現(xiàn)不同電壓等級電池包并聯(lián)。如圖3所示,通過電池包輸出串聯(lián)MOS的源級,經(jīng)由LM5050的控制,可以實現(xiàn)多個電池包并聯(lián)。
圖3:LM5050 應(yīng)用多包并聯(lián)方案
2.支持高邊驅(qū)動的LM5060
LM5060是High Side Protection Controller,工作電壓支持5.5V- 65V,支持過壓保護、欠壓保護和過流保護,可調(diào)整的開通時間,通過控制EN引腳電壓,可以開斷輸出。LM5060內(nèi)部集成了電荷泵,不需要額外供電,可以實現(xiàn)24uA門極充電電流和80mA的門極放電電流。LM5060的功耗較大,工作電流1.4mA,失能電流為9uA。
圖4:LM5060 高邊驅(qū)動方案
3.支持High Side Back-to-back MOS驅(qū)動的BQ76200
BQ76200是High Side NFET 驅(qū)動芯片,工作電壓8V – 75V,最高承受100V電壓,可以分別控制兩個Back-to-Back MOS。相比LM5060,BQ76200的工作電流為40uA,失能狀態(tài)下,內(nèi)部電荷泵模塊也會失能,靜態(tài)電流不超過10uA,更適合電池供電系統(tǒng)。同時,充電MOS和放電MOS可以分別獨立控制,靈活性更高。
圖5:支持充電/放電獨立控制的BQ76200
4. 支持Ideal Diode模式和輸出開斷模式的 LM7480x
LM7480x是Back-to-Back NFET的驅(qū)動器,同時支持Ideal Diode模式和輸出開斷控制,輸入電壓支持3V – 65V,有-65V反向電壓承受能力,驅(qū)動開通電流20mA,驅(qū)動關(guān)斷電流2.6A,工作電流413uA,失能下靜態(tài)電流2.87uA。LM7480x即有LM5050的Ideal Diode模式,也具備LM5060輸出開斷控制。
圖6:同時支持Ideal Diode模式和輸出開斷模式的 LM7480x
5.使用半橋驅(qū)動芯片實現(xiàn)高邊Back-to-Back NFET驅(qū)動
對于之前的驅(qū)動IC,電池電壓不超過80V,驅(qū)動電流也相對小,開關(guān)速度較慢。對于80V以上的Back-to-Back NFET驅(qū)動,可以考慮圖6的方案(Application Report SLUAA58)。如圖6所示,通過半橋驅(qū)動芯片,例如UCC27284,構(gòu)建電荷泵,把電荷泵電容電壓提升12V。通過上橋臂的邏輯電平,可以控制功率回路的通斷。同時,一般的半橋驅(qū)動IC的工作電流較大,工作電流達mA級別;失能條件下,靜態(tài)電流為7uA。從驅(qū)動能力上看,整體上取決于電荷泵電容和驅(qū)動電阻,在供電電壓12V,驅(qū)動電阻8.25?,電荷泵電容470nF等條件下,驅(qū)動電流為1.68A,開通關(guān)斷時間小于0.5us。
圖7:使用半橋驅(qū)動實現(xiàn)高邊驅(qū)動
最后,從母線電壓、功能、驅(qū)動能力、靜態(tài)電流等角度,給出以上5種方式的對比表格。
表1:5種高邊驅(qū)動方式的對比表格
免責聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理。
推薦閱讀: