BMS精简设计解决方案：同步降压带隔离次边输出的辅源DC-DC 110V/0.6A MK9816

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BMS精简设计解决方案：同步降压带隔离次边输出的辅源DC-DC 110V/0.6A MK9816 [复制链接]

为高效赋能两轮电动自行车、AGV、机器人和园林电动工具等电池管理系统（BMS）的加速发展，茂睿芯推出了至简外围、低功耗的系统方案MK9816。应用MK9816 Iso-Buck的隔离侧（次边）输出，可以节省传统E-Bike BMS中所需的隔离模块，可无需外围环路补偿电路，提供更精简的解决方案。

MK9816支持110V输入，0.6A输出，同时集成30mA预调整LDO，在系统待机时给MCU供电使用，降低系统功耗和物料成本；可配置PFM的频率，在保证次边输出带载能力的同时，避免了工作于FCCM的传统Iso-Buck轻载系统效率偏低问题。其内置低导通阻抗的高边和低边功率MOSFET，效率高达91.5%@I_OUT=400mA；同时带多种保护功能，为系统性能、产品可靠性提供保障。

一、MK9816产品特征

• 宽输入工作电压范围：7V-100V
• V_IN、SW、EN管脚绝对耐压高达110V
• ＜10uA的关断电流
• 常使能预调整LDO（Vcc pin）输出电压：9V@0mA~5.5V@30mA
• 可配置的工作模式：

—强制连续导通模式（FCCM）

—脉冲频率调制模式（PFM），PFM模式下零电流时间（T_ZC）可调

• 集成软启动电路
• 不需要外部环路补偿电路
• 集成700mΩ高边MOSFET和350mΩ低边MOSFET
• V_CC支持V_OUT返回供电
• 保护功能：

—输入欠压保护、输出欠压和过压保护

—过流保护、过温保护

二、MK9816封装及引脚功能

1、MK9816 引脚封装图

 

2、MK9816 引脚功能定义

 

三、MK9816典型应用框图

 

四、MK9816典型波形

 

1、PFM和FCCM输出纹波

测试条件：（1）PFM模式，I_OUT=0.1A，R_MODE=47kΩ；（2）FCCM模式，I_OUT=0A，R_MODE=2MΩ。

 

PFM模式输出纹波  

 

FCCM模式输出纹波

2、瞬态响应

MK9816采用恒定导通时间 (COT) 控制架构，可实现出色的瞬态响应。测试条件：V_IN=48V，V_OUT=10V，I_OUT=0.1~0.6A，di/dt=1.6A/us，duty=50%，L=47uH，C_OUT=20uF。

 

3、原边和次边短路保护

 

原边短路保护和恢复  

 

次边短路保护和恢复

五、MK9816产品优势

1、简单、低功耗的解决方案

 

应用MK9816 Iso-Buck的隔离侧输出，可以节省传统E-Bike BMS中所需的隔离模块；内置5.5V 30mA LDO，系统待机时给MCU供电，降低系统功耗。        

2、PFM模式ZC时间可调

 

通过配置MODE管脚的下拉电阻，可调节工作模式以及PFM模式下的零电流时间（T_ZC），实现轻载高效且使开关频率高于人耳可听范围，以避免噪声。

MODE管脚配置与工作模式的对应关系

 

3、高效率

MK9816集成低导通阻抗的高边和低边功率MOSFET，且通过配置MODE管脚电阻值可实现T_ZC可调，所以不仅可实现重载高效，也可实现轻载高效。

测试条件：

（1）V_OUT=10V，工作在FCCM模式下，不同输入电压的效率曲线；

（2）V_OUT=10V，不同工作模式、不同T_ZC的效率曲线。

 不同输入电压下的效率曲线

 

不同工作模式的效率曲线

4、Vcc支持V_OUT返回供电

MK9816 Vcc管脚支持输出返回供电，使用V_OUT返回供电给V_CC，有利于提升0.3A负载以下的效率，效率可提升3%~5%。

测试条件：

V_IN=48V，V_OUT=10V，FCCM模式，V_CC是否使用V_OUT返回供电效率曲线。

 

5、集成软启动电路

MK9816集成了内部软启动电路，可避免上电启动过程中的输出电压尖峰以及电感电流的尖峰，有效降低启机过程中的电压和电流应力，确保系统可靠性。

 

六、典型应用场景