【上海贝岭】在智能电力终端中的驱动“芯”方案
引言
随着能源互联网和电力市场的不断发展，新一代智能设备：智能电表、智能家居控制、智能微断等行业也迎来了新的机遇。基于这样的实际需求，上海贝岭出品一款具有高可靠性宽电压直流有刷电机驱动芯片BL5616（典型应用图如图1）。该芯片具有小体积，低功耗，高可靠性（欠压保护、过流保护、过温保护），宽工作电压，防反向电动势等优势。本文介绍BL5616的几个经典应用案例和应用注意事项。
图1 BL5616典型应用原理图
应用案例
应用案例1
智能电表（讨论中的2024标准智能电表、物联电能表、海外电能表、微型断路器等）
依据讨论中的 2024版智能电表技术规范(草案)中的最新描述，负荷开关电能表修改了如下技术要求：控制输出回路应具备长时间过载和短路保护能力。这样的改变极有可能造成原有的单线圈磁保持继电器因拉合闸电流小，无法满足此类应用的需要。因此智能电表、微断等应用需要采用更大电流的磁保持继电器（多个线圈并联）或电机（应用框图如图2）。
图2 电表、微型断路器驱动应用框图
此类应用对驱动芯片提出了更高的要求：
大电流
如驱动芯片的内阻过大会导致驱动电压被拉低而无法正常工作，BL5616具有低至350mΩ的内阻，驱动电流可达3.5A（峰值电流）可以满足此类应用需求。
降低电机的反向电动势
在电机（感性负载）转动过程中电感会存储能量此时如果快速切向或关闭电机会导致电机中的能量无法及时释放，反向电动势电压过高导致芯片损坏。相比于传统的磁保持继电器驱动芯片BL5616在工作状态中增加了刹车功能（工作状态如图3），在电机快速切向或关闭时可以让电机处于一段时间的刹车状态，此时BL5616驱动芯片的两个下管同时打开，缓慢释放电机中的能量，可以有效地避免反向电动势对系统和芯片的损坏。
图3 BL5616四种工作状态
应用案例2
单火取电开关（智能WIFI开关、智能浴霸开关、酒店智能控制开关等）
据统计，当前约有20亿台智能家居联网设备需要从交流电源供电，其中智能开关面板用于取代传统开关面板。而传统的开关面板上面没有零线（如下图4），无法给智能模块直接供电，因此需要替代传统的开关面板就需要解决如何从单火线上取电的问题，目前市场主流解决方案MOS+继电器（应用框图如下图5），单火取电需要在灯具关态和开态两种工况下给继电器、电源转换、驱动芯片、无线通信等模块供电。为了满足关态待机功耗小于1mW的要求，通常驱动芯片供电的电压低至4V左右，并且在继电器开关切换时驱动芯片电源上会出现比较大的毛刺电压。BL5616具有低至1uA的待机电流以及最低工作电压3V极限耐压25V等特点，可以完全满足此类应用需求。
图4 传统的开关面板示意图
图5 单火取电开关应用框架图
应用注意事项
图6 BL5616 Layout示意图
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layout时VM和GND的输入电容需要靠近芯片的管脚，走线短而粗（如图6）。如地线回路过长可能会导致芯片启动时GND上的电流干扰太大导致芯片误触发过流保护，芯片无法正常工作。
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芯片VM和GND加一个100nf的小电容可以减小前级开关电源的开关毛刺，避免芯片因电压过高损坏。
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电机正反转切向过程中建议增加一段50ms或更长的刹车功能，可以有效降低电机的反向电动势能量。
本文来源：上海贝岭
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