為什么要在汽車PTC模塊中用低側(cè)驅(qū)動器IC替換分立式柵極驅(qū)動器?
發(fā)布時間:2021-05-01 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在混合動力汽車/電動汽車(HEV/EV)中,發(fā)動機(jī)并不會被用來運(yùn)行加熱和冷卻系統(tǒng),這與內(nèi)燃機(jī)(ICE)汽車情況不同。我們使用兩個關(guān)鍵系統(tǒng)來替代這一功能:使用BLDC電機(jī)驅(qū)動空調(diào)壓縮機(jī),使用正溫度系數(shù) (PTC) 加熱器來加熱冷卻劑。
PTC加熱器依靠高壓電池來運(yùn)行,需要幾千瓦的功率。圖1顯示了由低側(cè)MOSFET/IGBT電源開關(guān)驅(qū)動的典型PTC加熱器方框圖。
圖1:汽車內(nèi)部加熱器模塊的方框圖
過去,使用雙極結(jié)型晶體管(BJT)圖騰柱驅(qū)動低側(cè)配置中的電源開關(guān)。但是,由于柵極驅(qū)動器IC的諸多優(yōu)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(qū)動器IC。
圖 2:BJT圖騰柱(左)與柵極驅(qū)動器芯片UCC27517A-Q1(右)
分立式電路的一個顯著缺點(diǎn)是它不提供保護(hù),而柵極驅(qū)動器IC集成了對于確??深A(yù)測和穩(wěn)定的柵極驅(qū)動非常重要的功能。UCC27517A-Q1 符合汽車級 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)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(guān)及其輸出端的MOSFET上出現(xiàn)漏源極電壓。電源電壓達(dá)到UVLO上升閾值之后,驅(qū)動器可以向電源開關(guān)提供電流。
相比之下,BJT圖騰柱允許MOSFET產(chǎn)生壓降,但漏極電流會顯著上升。電流上升會導(dǎo)致功耗過大,并可能損壞MOSFET。
圖3顯示了在3.3V啟動時兩個MOSFET的熱感圖像。左側(cè)是由UCC27517A-Q1驅(qū)動的MOSFET,右側(cè)是由BJT圖騰柱驅(qū)動的MOSFET。由于BJT圖騰柱未集成UVLO,所以會因功耗增加而使MOSFET過熱
圖3:UCC27517A-Q1驅(qū)動的MOSFET(左)和BJT圖騰柱驅(qū)動的MOSFET(右)在3.3V啟動時的熱感圖像
分立式BJT圖騰柱電路中可增加外部UVLO電路,但這會進(jìn)一步增加元件數(shù),從而導(dǎo)致電路板尺寸更大和BOM成本更高。與分立式柵極驅(qū)動方案相比,柵極驅(qū)動器IC(例如,UCC27517A-Q1)需要的元件更少,并且占用更少的PCB空間。圖4突出顯示了UCC27517A-Q1的PCB布局(左)與分立式低側(cè)柵極驅(qū)動器的PCB布局(右)。
圖4:UCC27517A-Q1的PCB布局(左)與分立式低側(cè)柵極驅(qū)動器的PCB布局(右)
UCC27517A-Q1布局由五個元件組成,而BJT圖騰柱布局由10個元件組成。與分立式布局相比,柵極驅(qū)動器IC布局可以減少大約65%的面積。具有更少元件的更小總體布局使用的PCB空間更小,從而可降低成本和提高功率密度。
對于多通道解決方案,UCC27524A-Q1 是一個雙通道、低側(cè)驅(qū)動器,可用于驅(qū)動多個電源開關(guān)。
參考文獻(xiàn)和其他文獻(xiàn):
● 查看汽車內(nèi)部加熱器模塊交互式系統(tǒng)方框圖
● 如何為混合動力汽車/電動汽車設(shè)計加熱和冷卻系統(tǒng)
● 具有 UVLO 的低側(cè)柵極驅(qū)動器與 BJT 圖騰柱的比較
● 了解有關(guān) UCC27517A-Q1 的更多信息
● 了解有關(guān) UCC27524A-Q1 的更多信息
● UCC27712-Q1: 為什么要在汽車空調(diào)壓縮機(jī)模塊中用半橋驅(qū)動器替換三相橋式驅(qū)動器?
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