非隔离式栅极驱动器用于电池应用。 下面将介绍多种不同的应用、在设计中使用非隔离式栅极驱动器的优势以及要使用的非隔离式栅极驱动器。
电池监控器件
BQ769x2电池监测器件系列具有集成式高侧栅极驱动器、用于驱动栅极、控制电池的充电和放电。 当需要低侧开关时、电池监控器具有需要外部低侧栅极驱动器的数字充电和放电信号。 在这些情况下、低侧 FET 用于控制如何在负端子上准确连接电池和充电器电源或放电负载。 栅极驱动器的目的是将数字逻辑信号电平转换到适当的电平、以导通和关断充电和放电 FET。 需要使用此驱动器的目的是为了能够以快速高效的开关速度使用更多的 FET。 提高的开关速度有助于在发生故障时更快地使电池进入安全运行状态。
图1. 电池监测电路
TIDA-010216 -适用于大容量应用且具有低侧 MOSFET 控制功能的16节串联电池组参考设计
TIDA-010216 将 UCC27524低侧栅极驱动器与 BQ76952结合使用、是协助电池应用的栅极驱动器的一个很好的示例。 电池组专为与锂离子和磷酸铁锂电池配合使用而设计。 如果运行不当、它会监控会导致电池退化、热失控和爆炸的不同参数。 该设计优先考虑高精度监控和保护、同时保持低电流消耗、从而实现更长的存储时间和节能。 TIDA-010216使用五对低侧 MOSFET、UCC27524驱动五个栅极、每个栅极均具有其输出通道。 UCC27524使 BQ76952能够驱动更多的 MOSFET、能够支持更大的电池容量。 预放电 MOSFET 有一个额外的 UCC27517低侧栅极驱动器、辅助放电过程。
图2. TIDA-010216电路
UCC27524在其双通道之间提供了一个5A 峰值拉电流和灌电流、13ns 传播延迟和一个1ns 的小匹配延迟。 5A 驱动强度允许控制多个 MOSFET、从而实现高放电电流。 UCC27524的较新版本 UCC27624现已推出。 UCC27624具有更高的电压电源限制和更宽范围的瞬态电压处理。
此应用的相关部件列表：
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器件名称 |
驱动强度 |
传播延迟 |
使用 |
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5安 |
17纳秒 |
双通道 |
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10安 |
17纳秒 |
单通道 |
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2.5A/5A |
17纳秒 |
具有8V UVLO 的单通道 |
此应用的其他信息：
电池充电器中的 DC/DC 转换器
这是一种相移全桥(PSFB)转换器、这是一种直流/直流转换器。 诸如 Q1和 Q2的每对开关被称为一个桥臂。 使用半桥驱动器来实现高效、快速的开关。 每个栅极驱动器在桥臂中的高侧和低侧对之间具有50%的占空比。 如下图所示、两个支腿彼此异相。
图3. PSFB 拓扑
图4. PSFB 时序图
这种类型的开关被称为零电压开关(ZVS)、因为在开关时 MOSFET 两端的电压为零。 这是为了更大限度地减少开关损耗、尤其是在输入电压较高的情况下。
PMP10110 - 具有 PFC 的通用交流输入至30Vmax@6A 铅酸电池充电器参考设计
在 PMP10110中、交流输入电压必须通过 PFC 转换器级转换为中间直流电压、中间直流电压必须通过直流/直流转换器级再次转换。
图5. PMP10110直流/直流级
该直流/直流转换器只有一个桥臂、因此有一个软开关、它没有采用 ZVS、而是在开关时 MOSFET 上产生很小的电压差。 UCC27714支持高达640V 的 HB 电压。 UCC27714还具有4A 驱动强度和稳健的瞬态电压处理能力。
PMP21529 - 4开关降压/升压双向直流/直流转换器参考设计
PMP21529 是备用电池、它使用双向直流/直流转换器为电池充电、直到直流母线电源切断。 然后、该设计会检测功率损耗并改变电流方向、以便将电池放电回直流母线。 该设计还能够检测何时最好使用降压、升压或降压/升压充电来最有效地对电池进行充电或放电。
图6. PMP21529电路
UCC27211A 是用于其4A 峰值电流和20ns 传播延迟的半桥驱动器。 这使设计能够在其充电模式之间运行和切换。
此应用的相关部件列表：
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器件名称 |
绝对最大总线电压 |
输出电流 |
传播延迟 |
使用 |
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640伏 |
4A |
90纳秒 |
高电压 |
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120V |
4A |
20纳秒 |
高频率 |
此应用的其他信息：