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上海貝嶺BL5616驅(qū)動(dòng)芯片在智能電力終端中的應(yīng)用方案
在能源互聯(lián)網(wǎng)和電力市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展的浪潮下，智能電表、智能家居控制、智能微斷等新一代智能設(shè)備行業(yè)迎來(lái)了廣闊的發(fā)展機(jī)遇。這些新興應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片的性能提出了更為嚴(yán)苛的要求，如高可靠性、寬電壓適應(yīng)、低功耗等。在此背景下，上海貝嶺精心研發(fā)并推出了一款具有高可靠性的寬電壓直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片——BL5616。該芯片憑借小體積、低功耗、高可靠性以及防反向電動(dòng)勢(shì)等諸多優(yōu)勢(shì)，為智能電力終端的提供了有力的技術(shù)支撐。
（一）智能電表及相關(guān)設(shè)備應(yīng)用
依據(jù)討論中的 2024 版智能電表技術(shù)規(guī)范 (草案)，負(fù)荷開(kāi)關(guān)電能表對(duì)控制輸出回路提出了長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載和短路保護(hù)能力的新要求。這使得原有的單線圈磁保持繼電器因拉合閘電流小而無(wú)法滿足需求，智能電表、微斷等應(yīng)用需采用更大電流的磁保持繼電器（多個(gè)線圈并聯(lián)）或電機(jī)，此類應(yīng)用對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片提出了更高要求。
電表、微型斷路器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用框圖：
動(dòng)應(yīng)用框圖.png)
- 大電流驅(qū)動(dòng)需求：驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)阻過(guò)大會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓被拉低，影響設(shè)備正常工作。BL5616具有低至 350mΩ 的內(nèi)阻，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá) 3.5A（峰值電流），能夠?yàn)楦箅娏鞯拇疟３掷^電器或電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，滿足大電流驅(qū)動(dòng)需求。
- 反向電動(dòng)勢(shì)抑制：電機(jī)作為感性負(fù)載，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電感會(huì)存儲(chǔ)能量，快速切換或關(guān)閉電機(jī)時(shí)，能量無(wú)法及時(shí)釋放會(huì)產(chǎn)生過(guò)高反向電動(dòng)勢(shì)，損壞芯片。BL5616增加了剎車功能，在電機(jī)快速切換或關(guān)閉時(shí)，讓電機(jī)處于一段時(shí)間的剎車狀態(tài)，此時(shí)芯片的兩個(gè)下管同時(shí)打開(kāi)，緩慢釋放電機(jī)中的能量，有效避免反向電動(dòng)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)和芯片的損壞。
BL5616四種工作狀態(tài)：：
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（二）單火取電開(kāi)關(guān)應(yīng)用
當(dāng)前約有 20 億臺(tái)智能家居聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需從交流電源供電，智能開(kāi)關(guān)面板需取代傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)面板，但傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)面板無(wú)零線，存在單火取電難題。市場(chǎng)主流解決方案為 MOS + 繼電器，單火取電需在燈具關(guān)態(tài)和開(kāi)態(tài)下給多個(gè)模塊供電，且要求關(guān)態(tài)待機(jī)功耗小于 1mW，驅(qū)動(dòng)芯片供電電壓低至 4V 左右，繼電器開(kāi)關(guān)切換時(shí)電源會(huì)出現(xiàn)較大毛刺電壓。
BL5616 具有低至 1uA 的待機(jī)電流，能滿足關(guān)態(tài)低功耗要求；其最低工作電壓 3V、極限耐壓 25V 的特點(diǎn)，可適應(yīng)低供電電壓環(huán)境，且能應(yīng)對(duì)繼電器開(kāi)關(guān)切換時(shí)的毛刺電壓，完全滿足單火取電開(kāi)關(guān)在智能 WIFI 開(kāi)關(guān)、智能浴霸開(kāi)關(guān)、酒店智能控制開(kāi)關(guān)等場(chǎng)景的應(yīng)用需求。
傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)面板示意圖：
的開(kāi)關(guān)面板示意圖.jpg)
單火取電開(kāi)關(guān)應(yīng)用框架圖：
關(guān)應(yīng)用框架圖.png)
應(yīng)用注意事項(xiàng)：
- layout 時(shí) VM 和 GND 的輸入電容需要靠近芯片的管腳，走線短而粗（如圖 6）。如地線回路過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致芯片啟動(dòng)時(shí) GND 上的電流干擾太大導(dǎo)致芯片誤觸發(fā)過(guò)流保護(hù)，芯片無(wú)法正常工作。
- 芯片 VM 和 GND 加一個(gè) 100nf 的小電容可以減小前級(jí)開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)毛刺，避免芯片因電壓過(guò)高損壞。
- 電機(jī)正反轉(zhuǎn)切向過(guò)程中建議增加一段 50ms 或更長(zhǎng)的剎車功能，可以有效降低電機(jī)的反向電動(dòng)勢(shì)能量。
BL5616 Layout示意圖：
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