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淺談汽車PTC模塊中用低側驅動器IC的作用分析

電子設計 2021-05-31 16:15 次閲讀

在混合動力汽車/電動汽車(HEV/EV)中,發動機並不會被用來運行加熱和冷卻系統,這與內燃機(ICE)汽車情況不同。我們使用兩個關鍵系統來替代這一功能:使用BLDC電機驅動空調壓縮機,使用正温度係數 (PTC) 加熱器來加熱冷卻劑。

PTC加熱器依靠高壓電池來運行,需要幾千瓦的功率。圖1顯示了由低側MOSFET/IGBT電源開關驅動的典型PTC加熱器方框圖。

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圖1:汽車內部加熱器模塊的方框圖

過去,使用雙極結型晶體管(BJT)圖騰柱驅動低側配置中的電源開關。但是,由於柵極驅動器IC的諸多優勢及其附加特性,它日益取代了這些分立式解決方案。圖2顯示了典型BJT圖騰柱配置與典型柵極驅動器IC。

圖2:BJT圖騰柱(左)與柵極驅動器芯片UCC27517A-Q1(右)

分立式電路的一個顯著缺點是它不提供保護,而柵極驅動器IC集成了對於確保可預測和穩定的柵極驅動非常重要的功能。UCC27517A-Q1符合汽車級 AEC-Q100 標準,內置欠壓鎖定 (UVLO) 功能。這個集成功能會鉗制UCC27517A-Q1的輸出,從而防止開關及其輸出端的MOSFET上出現漏源極電壓。電源電壓達到UVLO上升閾值之後,驅動器可以向電源開關提供電流

相比之下,BJT圖騰柱允許MOSFET產生壓降,但漏極電流會顯著上升。電流上升會導致功耗過大,並可能損壞MOSFET。

圖3顯示了在3.3V啓動時兩個MOSFET的熱感圖像。左側是由UCC27517A-Q1驅動的MOSFET,右側是由BJT圖騰柱驅動的MOSFET。由於BJT圖騰柱未集成UVLO,所以會因功耗增加而使MOSFET過熱

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圖3:UCC27517A-Q1驅動的MOSFET(左)和BJT圖騰柱動的MOSFET(右)在3.3V啓動時的熱感圖像

分立式BJT圖騰柱電路中可增加外部UVLO電路,但這會進一步增加元件數,從而導致電路板尺寸更大和BOM成本更高。與分立式柵極驅動方案相比,柵極驅動器IC(例如,UCC27517A-Q1)需要的元件更少,並且佔用更少的PCB空間。圖4突出顯示了UCC27517A-Q1的PCB佈局(左)與分立式低側柵極驅動器的PCB佈局(右)。

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圖4:UCC27517A-Q1的PCB佈局(左)與分立式低側柵極驅動器的PCB佈局(右)

UCC27517A-Q1佈局由五個元件組成,而BJT圖騰柱佈局由10個元件組成。與分立式佈局相比,柵極驅動器IC佈局可以減少大約65%的面積。具有更少元件的更小總體佈局使用的PCB空間更小,從而可降低成本和提高功率密度。

對於多通道解決方案,UCC27524A-Q1是一個雙通道、低側驅動器,可用於驅動多個電源開關。

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STEVAL-POE006V1 STEVAL-POE006V13.3V / 20A 有源鉗位正激轉換器 以太網供電(PoE)的IEEE 802.3bt標準的參考設計

805的PoE-PD接口的 特點: 系統在封裝中集成一個雙活性橋,熱插拔MOSFET和PoE的PD 支持傳統高功率,4對應用 100伏與0.2Ω總路徑電阻N溝道MOSFET,以每個有源橋 標識哪些種PSE(標準或傳統)它被連接到,並提供成功的符合IEEE 802.3af / AT / BT分類指示為T0,T1和T2信號的組合(漏極開路) 通過STBY,仿和RAUX控制信號智能操作模式選擇的PM8804 PWM控制器的 QFN 56 8x8mm封裝43個管腳和6個露出墊 特點: PWM峯值電流模式控制器 輸入操作電壓高達75伏 內部高電壓啓動調節器與20毫安能力 可編程固定頻率高達1MHz 可設置的時間 軟關閉(任選地禁用) 雙1A PK ,低側互補柵極驅動器 GATE2可以被關閉以降低功耗 80 %的最大佔空比與內部斜率補償 QFN 16 3x3mm的封裝,帶有裸墊 此參考設計表示3.3 V,20 A轉換器解決方案非常適合各種應用,包括無線接入點,具有的PoE-PD接口和一個DC-DC有源鉗位正激變換器提供。...
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STEVAL-POE006V1 STEVAL-POE006V13.3V / 20A 有源鉗位正激轉換器 以太網供電(PoE)的IEEE 802.3bt標準的參考設計

STEVAL-ISA165V1 用於與STP120N4F6 LLC諧振轉換器SRK2001自適應同步整流控制器

LLC諧振變換器的同步整流器,具有自適應的導通和關斷 V CC 範圍:4.5 V至32 V 最大頻率:500kHz的 對於N溝道MOSFET雙柵驅動器(STRD級驅動程序) SR MOSFET類型:STP120N4F6(40 N - 4.3MΩ)TO -220 符合RoHS 在STEVAL-ISA165V1是產品評估電路板,旨在演示SRK2001同步整流控制器的性能。所述SRK2001器具的控制方案特異於在使用的變壓器與繞組的全波整流中間抽頭次級LLC諧振轉換器的次級側同步整流。它提供了兩個高電流柵極驅動輸出(用於驅動N溝道功率MOSFET)。每個柵極驅動器被單獨地控制和聯鎖邏輯電路防止兩個同步整流器(SR)MOSFET同時導通。裝置的操作是基於兩者的導通和關斷的同步整流MOSFET的自適應算法。在快速的負載轉變或上述諧振操作期間,另外的關斷機構設置的基礎上,比較器ZCD_OFF觸發非常快的MOSFET關斷柵極驅動電路。該板包括兩個SR的MOSFET(在一個TO-220封裝),並且可以在一個現有的轉換器,作為整流二極管的替代很容易地實現。...
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STEVAL-ISA165V1 用於與STP120N4F6 LLC諧振轉換器SRK2001自適應同步整流控制器

STEVAL-IPMM15B STEVAL-IPMM15B基於STIB1560DM2T-L SLLIMM第二系列MOSFET IPM 1500W的電機控制電源板

電壓:125 - 400 VDC 額定功率:高達1500W的 允許的最大功率是關係到應用條件和冷卻系統 額定電流:最多6 A 均方根 輸入輔助電壓:高達20 V DC 單或用於電流檢測的三分流電阻(與感測網絡) 電流檢測兩個選項:專用的運算放大器或通過MCU 過電流保護硬件 IPM的温度監測和保護 在STEVAL-IPMM15B是配備有SLLIMM(小低損耗智能模製模塊)第二串聯模塊的小型電動機驅動電源板第二系列n溝道超結的MDmesh™DM2快速恢復二極管(STIB1560DM2T-L)。它提供了一種用於驅動高功率電機,用於寬範圍的應用,如白色家電,空調機,壓縮機,電動風扇,高端電動工具,並且通常為電機驅動器3相逆變器的負擔得起的,易於使用的解決方案。...
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STEVAL-IPMM15B STEVAL-IPMM15B基於STIB1560DM2T-L SLLIMM第二系列MOSFET IPM 1500W的電機控制電源板

NCP81143 VR多相控制器

43多相降壓解決方案針對具有用户可配置3/2/1相位的Intel VR12.5兼容CPU進行了優化。該控制器結合了真正的差分電壓檢測,差分電感DCR電流檢測,輸入電壓前饋和自適應電壓定位,為台式機和筆記本電腦應用提供精確調節的電源。該控制系統基於雙邊沿脈衝寬度調製(PWM)與DCR電流檢測相結合,以降低的系統成本提供對動態負載事件的最快初始響應。它具有在輕負載運行期間脱落到單相的能力,並且可以在輕負載條件下自動調頻,同時保持優異的瞬態性能。 NCP81143提供兩個內部MOSFET驅動器,帶有一個外部PWM信號。提供高性能操作誤差放大器以簡化系統的補償。獲得專利的動態參考注入無需在閉環瞬態響應和動態VID性能之間進行折衷,從而進一步簡化了環路補償。獲得專利的總電流求和提供高精度的數字電流監控。 應用 終端產品 基於工業CPU的應用程序 信息娛樂,移動,自動化,醫療和安全 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP81143 VR多相控制器

NCV898031 非同步SEPIC /升壓控制器 2 MHz

031是一款可調輸出非同步2 MHz SEPIC / boost控制器,用於驅動外部N溝道MOSFET。該器件採用峯值電流模式控制和內部斜率補償。該IC集成了一個內部穩壓器,為柵極驅動器提供電荷。 保護功能包括內部設置軟啓動,欠壓鎖定,逐週期電流限制和熱關斷。 其他功能包括低靜態電流睡眠模式和微處理器兼容使能引腳。 特性 優勢 具有內部斜率補償的峯值電流模式控制 寬輸入電壓和負載範圍內的良好瞬態響應 1.2 V 2%參考電壓 準確的電壓調節 2 MHz固定頻率操作 卓越的瞬態響應,較小尺寸的濾波元件,基頻高於AM頻段 寬輸入電壓範圍3.2 V至40 V,45 V負載轉儲 適用於各種應用 輸入Und ervoltage Lockout(UVLO) 禁用欠壓條件下的啓動 內部軟啓動 減少啓動期間的浪湧電流 睡眠模式下的低靜態電流 非常低的關閉狀態電流消耗 逐週期電流限制保護 防止過電流情況 打嗝模式短路保護(SCP) 防止短路故障 熱關斷(TSD) 熱保護IC 應用 終端產品 啓動 - 停止系統 SEPIC(非反相降壓 - 升壓),升壓,反激...
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NCV898031 非同步SEPIC /升壓控制器 2 MHz

NCV8851-1 汽車平均電流模式控制器

1-1是一款可調輸出,同步降壓控制器,可驅動雙N溝道MOSFET,是大功率應用的理想選擇。平均電流模式控制用於在寬輸入電壓和輸出負載範圍內實現非常快速的瞬態響應和嚴格調節。該IC集成了一個內部固定的6.0 V低壓差線性穩壓器(LDO),為開關模式電源(SMPS)底柵驅動器提供電荷,從而限制了過多柵極驅動的功率損耗。該IC設計用於在寬輸入電壓範圍(4.5 V至40 V)下工作,並且能夠在500 kHz下進行10至1次電壓轉換。其他控制器功能包括欠壓鎖定,內部軟啓動,低靜態電流睡眠模式,可編程頻率,SYNC功能,平均電流限制,逐週期過流保護和熱關斷。 特性 優勢 平均電流模式控制 快速瞬態響應和簡單的補償器設計 0.8 V 2%參考電壓 可編程輸出電壓的嚴格公差 4.5 V至40 V的寬輸入電壓範圍 允許通過負載突降情況直接調節汽車電池 6.0 V低壓差線性穩壓器(LDO) 耗材柵極驅動器的內部電源 輸入UVLO(欠壓鎖定) 在欠壓條件下禁用啓動 內部軟啓動 降低浪湧電流並避免啓動時輸出過沖 睡眠模式下1.0μA的最大靜態電流 睡眠電流極低 自適應非重疊...
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NCV8851-1 汽車平均電流模式控制器

LV5725JA 降壓轉換器 DC-DC 1通道

JA是一個降壓電壓開關穩壓器。 特性 優勢 寬輸入動態範圍:4.5V至50V 可在任何地方使用 內置過流逐脈衝保護電路,通過外部MOSFET的導通電阻檢測,以及HICCUP方法的過流保護 燒傷保護 熱關閉 熱保護 負載獨立軟啓動電路 控制衝擊電流 外部信號的同步操作 它可以改善發生兩個穩壓器IC之間的振盪器時鐘節拍 電源正常功能 穩定性操作 外部電壓為輸出電壓高時可用 應用 降壓方式開關穩壓器 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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LV5725JA 降壓轉換器 DC-DC 1通道

FSEZ1317WA 集成了功率MOSFET的初級側調節PWM

代初級側調節(PSR)和高度集成的PWM控制器提供多種功能,以增強低功耗反激式轉換器的性能。 FSEZ1317WA的專有拓撲結構TRUECURRENT®可實現精確的CC調節,並簡化電池充電器應用的電路設計。與傳統設計或線性變壓器相比,可以實現低成本,更小,更輕的充電器。為了最大限度地降低待機功耗,專有綠色模式提供關斷時間調製,以在輕載時線性降低PWM頻率條件。綠色模式有助於電源滿足節能要求。 通過使用FSEZ1317WA,可以用很少的外部元件實現充電器並降低成本。 特性 30mW以下的低待機功率 高壓啓動 最少的外部元件計數 恆壓(CV)和恆流(CC)控制無二次反饋電路 綠色模式:線性降低PWM頻率 固定頻率為50kHz的PWM頻率以解決EMI問題 CV模式下的電纜補償 CV中的峯值電流模式控制模式 逐週期電流限制 V DD 使用Auto Restar進行過壓保護t V DD 欠壓鎖定(UVLO) 柵極輸出最大電壓鉗位在15V 自動重啓固定過温保護 7導聯SOP 應用 電子書閲讀器 外部AC-DC商用電源 - 便攜消費型 外部AC-D...
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FSEZ1317WA 集成了功率MOSFET的初級側調節PWM

FSEZ1016A 帶有集成式MOSFET的初級端調節PWM控制器

度集成的PWM控制器具備多種功能,可增強低功率反激轉換器的性能.FSEZ1016A專有的拓撲簡化了電路設計,特別是電池充電器應用中的電路設計。與傳統設計或線性變壓器相比,它成本更低,尺寸更小,具有更輕的充電器。啓動電流僅為10μA,允許使用大啓動電阻以實現進一步的節能。為了最大限度地降低待機功耗,專有綠色模式提供了關斷時間調製,以在輕載條件下線性降低PWM頻率。綠色模式有助於電源達到節電要求。通過使用FSEZ1016A,充電器可以用極少的外部元件和最低的成本來完成.FSEZ1016A系列控制器提供7引腳SOIC封裝。 特性 恆壓(CV)和恆流(CC)控制( 通過飛兆專有的TRUECURRENT™技術實現精準恆定電流 綠色模式功能:線性降低PWM頻率 42 kHz的固定PWM頻率(採用跳頻來解決電磁干擾問題) 恆壓模式下的電纜補償 低啓動電流:10μA 低工作電流:3.5 mA 恆壓模式下的峯值電流模式控制 逐週期限流 V DD 過壓保護(帶自動重啓) V DD 欠壓鎖定(UVLO) 帶閂鎖的固定過温保護(OTP) 採用SOIC-7封裝 應用 ...
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FSEZ1016A 帶有集成式MOSFET的初級端調節PWM控制器

NCP81231 降壓控制器 USB供電和C型應用

31 USB供電(PD)控制器是一款針對USB-PD C型解決方案進行了優化的同步降壓控制器。它們是擴展塢,車載充電器,台式機和顯示器應用的理想選擇。 NCP81231採用I2C接口,可與uC連接,以滿足USB-PD時序,壓擺率和電壓要求。 NCP81231工作在4.5V至28V 特性 優勢 I2C可配置性 允許電壓曲線,轉換速率控制,定時等 帶驅動程序的同步降壓控制器 提高效率和使用標準mosfet 符合USB-PD規範 支持usb-pd個人資料 過壓和過流保護 應用 終端產品 USB Type C 網絡配件 消費者 停靠站 車載充電器s 網絡中心 桌面 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP81231 降壓控制器 USB供電和C型應用

NCP81239 4開關降壓 - 升壓控制器 USB供電和C型應用

39 USB供電(PD)控制器是一種同步降壓升壓,經過優化,可將電池電壓或適配器電壓轉換為筆記本電腦,平板電腦和台式機系統以及使用USB的許多其他消費類設備所需的電源軌PD標準和C型電纜。與USB PD或C型接口控制器配合使用時,NCP81239完全符合USB供電規範。 NCP81239專為需要動態控制壓擺率限制輸出電壓的應用而設計,要求電壓高於或低於輸入電壓。 NCP81239驅動4個NMOSFET開關,允許其降壓或升壓,並支持USB供電規範中指定的消費者和供應商角色交換功能,該功能適用​​於所有USB PD應用。 USB PD降壓升壓控制器的工作電源和負載範圍為4.5 V至28 V. 特性 優勢 4.5 V至28 V工作範圍 各種應用的廣泛操作範圍 I2C接口 允許uC與設備連接以滿足USB-PD電源要求 將頻率從150 kHz切換到1200 kHz 優化效率和規模權衡 過渡期間的壓擺率控制 允許輕鬆實施USB-PD規範 支持USB-PD,QC2.0和QC3.0配置文件 過電壓和過流保護 應用 終端產品 消費者 計算 銷售點 USB Type-C USB PD 桌面 集線器 擴展...
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NCP81239 4開關降壓 - 升壓控制器 USB供電和C型應用

ADP3211 同步降壓控制器 7位 可編程 單相

1是一款高效的單相同步降壓開關穩壓控制器。憑藉其集成驅動器,ADP3211經過優化,可將筆記本電池電壓轉換為高性能英特爾芯片組所需的電源電壓。內部7位DAC用於直接從芯片組或CPU讀取VID代碼,並將GMCH渲染電壓或CPU核心電壓設置為0 V至1.5 V範圍內的值。 特性 優勢 單芯片解決方案。完全兼容英特爾®IMVP-6.5 CPU和GMCH芯片組電壓調節器規格集成MOSFET驅動器。 提高效率。 輸入電壓範圍為3.3V至22V。 提高效率。 最差±7mV -case差分感應核心電壓誤差超温。 提高效率。 自動節電模式可在輕負載運行期間最大限度地提高效率。 提高效率。 軟瞬態控制可降低浪湧電流和音頻噪聲。 當前和音頻縮減。 獨立電流限制和負載線設置輸入,以增加設計靈活性。 改進設計靈活性ity。 內置電源良好屏蔽支持電壓識別(VID)OTF瞬變。 提高效率。 具有0V至1.5V輸出的7位數字可編程DAC。 提高效率。 短路保護。 改進保護。 當前監聽輸出信號。 提高效率。 這是一款無鉛設備。完全符合RoHS標準和32引...
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ADP3211 同步降壓控制器 7位 可編程 單相

NCP81149 具有SVID接口的單相電壓調節器 適用於計算應用

49是一款單相同步降壓穩壓器,集成了功率MOSFET,可為新一代計算CPU提供高效,緊湊的電源管理解決方案。該器件能夠在帶SVID接口的可調輸出上提供高達14A TDC的輸出電流。在高達1.2MHz的高開關頻率下工作,允許採用小尺寸電感器和電容器,同時由於採用高性能功率MOSFET的集成解決方案而保持高效率。具有來自輸入電源和輸出電壓的前饋的電流模式RPM控制確保在寬操作條件下的穩定操作。 NCP81149採用QFN48 6x6mm封裝。 特性 優勢 4.5V至25V輸入電壓範圍 針對超極本和筆記本應用進行了優化 支持11.5W和15W ULT平台 符合英特爾VR12.6和VR12.6 +規格 使用SVID接口調節輸出電壓 可編程DVID Feed - 支持快速DVID的前進 集成柵極驅動器和功率MOSFET 小外形設計 500kHz~1.2MHz開關頻率 降低輸出濾波器尺寸和成本 Feedforward Ope輸入電源電壓和輸出電壓的比例 快線瞬態響應和DVID轉換 過流,過壓/欠壓和熱保護 防止故障 應用 終端產品 工業應用 超極本應用程序 筆記本應用程序 集成POL U...
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NCP81149 具有SVID接口的單相電壓調節器 適用於計算應用

NCP81141 Vr12.6單相控制器

41單相降壓解決方案針對Intel VR12.6兼容CPU進行了優化。該控制器結合了真正的差分電壓檢測,差分電感DCR電流檢測,輸入電壓前饋和自適應電壓定位,為台式機和筆記本電腦應用提供精確調節的電源。單相控制器採用DCR電流檢測,以降低的系統成本提供對動態負載事件的最快初始響應.NCP81141集成了內部MOSFET驅動器,可提高系統效率。提供高性能操作誤差放大器以簡化系統的補償。獲得專利的動態參考注入無需在閉環瞬態響應和動態VID性能之間進行折衷,從而進一步簡化了環路補償。獲得專利的總電流求和提供高精度的數字電流監控。 應用 終端產品 基於工業CPU的應用程序 信息娛樂,移動,自動化,醫療和安全 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP81141 Vr12.6單相控制器

NCP81147 低壓同步降壓控制器

47是一款單相解決方案,具有差分相電流檢測,同步輸入,遠程接地節能操作和柵極驅動器,可提供精確調節的電源。自適應非重疊柵極驅動和省電操作電路為服務器,筆記本和台式機系統提供低開關損耗和高效率解決方案。提供高性能操作誤差放大器以簡化系統的補償。 NCP81147還具有軟啓動序列,精確的過壓和過流保護,用於電源軌的UVLO和熱關斷。 特性 優勢 內部高性能運算放大器 簡化系統補償 集成MOSFET驅動器 節省空間並簡化設計 熱關機保護 確保穩健的設計 過壓和過流保護 確保穩健設計 省電模式 在輕載操作期間最大限度地提高效率 支持5.0 V至19 V輸入 5.0 V至12 V操作 芯片使能功能通過OSC引腳 保證啓動進入預充電負載 內部軟啓動/停止 振盪器頻率範圍為100 kHz至1000 kHz OCP準確度,鎖定前的四次重入時間 無損耗差分電感電流檢測 內部高精度電流感應放大器 20ns內部柵極驅動器的自適應FET非重疊時間 Vout從0.8V到3.3 V(5V,12V VCC) 熱能補償電流監測 ...
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NCP81147 低壓同步降壓控制器

NCP5230 低壓同步降壓控制器

0是一款單相解決方案,具有差分相電流檢測,同步輸入,遠程接地節能操作和柵極驅動器,可提供精確調節的電源。自適應非重疊柵極驅動和省電操作電路為服務器,筆記本和台式機系統提供低開關損耗和高效率解決方案。提供高性能操作誤差放大器以簡化系統的補償。 NCP5230還具有軟啓動序列,精確的過壓和過流保護,用於電源軌的UVLO和熱關斷。 特性 高性能誤差放大器 >內部軟啓動/停止 0.5%內部電壓精度,0.8 V基準電壓 OCP精度,鎖存前四次重入時間無損差分電感電流檢測內部高精度電流檢測放大器振盪器頻率範圍100 kHz 1000 kHz 20 ns自適應FET內部柵極驅動器非重疊時間 5.0 V至12 V操作支持1.5 V至19 V Vin Vout 0.8 V至3.3 V(具有12 VCC的5 V電壓)通過OSC引腳實現芯片功能鎖存過壓保護(OVP)內部固定OCP閾值保證啓動預充電負載 熱補償電流監控 Shutdow n保護集成MOSFET驅動器集成BOOST二極管,內部Rbst = 2.2 自動省電模式,最大限度地提高光效率負載運行同步功能遠程地面傳感這是一個無鉛設備 應用 桌面和服務器系統 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP5230 低壓同步降壓控制器

NCP3030 同步PWM控制器

0是一款PWM器件,設計用於寬輸入範圍,能夠產生低至0.6 V的輸出電壓.NCP3030提供集成柵極驅動器和內部設置的1.2 MHz(NCP3030A)或2.4 MHz( NCP3030B)振盪器。 NCP3030還具有外部補償跨導誤差放大器,內置固定軟啓動。保護功能包括無損耗電流限制和短路保護,輸出過壓保護,輸出欠壓保護和輸入欠壓鎖定。 NCP3030目前採用SOIC-8封裝。 特性 優勢 輸入電壓4.7 V至28 V 從不同輸入電壓源調節的能力 0.8 V +/- 1.5%參考電壓 能夠實現低輸出電壓 1200 kHz操作(NCP3020B - 2400 kHz) 高頻操作允許使用小尺寸電感器和電容器 > 1A驅動能力 能夠驅動低Rdson高效MOSFET 電流限制和短路保護 高級保護功能 輸出過壓和欠壓檢測 高級保護功能 具有外部補償的跨導放大器 能夠利用所有陶瓷輸入和輸出電容器 集成升壓二極管 減少支持組件數量和成本 受管制的軟啓動 已結束軟啓動期間的環路調節可防止任何尖峯或下垂 AEC-Q100和PPAP兼容(NCV3030) 適用於汽車應用 應用 終端產品 ...
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NCP3030 同步PWM控制器