電機控製器中的MOS驅動,你懂了嗎?
引言
通用MCU或DSP的IO電壓通常是5V\3.3V,IO的電流輸出能力在20MA以下,不足以直接驅動功率MOSFET。所以使用通用MCU或DSP來設計電機驅動器時,通常需要搭配外部的MOSFET驅動器,我們(men) 稱之為(wei) “預驅”。在設計汽車風機、水泵、油泵等電機驅動控製器時,使用車規MCU+車規預驅+車規N溝道功率MOSFET,可以適配不同功率、各種通信方式和各種驅動方式。
控製器中的功率MOS驅動
如上圖,三相直流無刷電機(包括BLDC和PMSM)功率級驅動電路使用6個(ge) N溝道功率MOS構成三相全橋,分為(wei) 三個(ge) 連接到電源正極(VBus)的高邊MOS和三個(ge) 連接到電源負極的低邊MOS。控製器通過控製六個(ge) MOS的通斷,完成換相,使電機按照預期轉動。電機在運轉過程中可能會(hui) 遇到堵轉而導致過流,因此MOS驅動電路需要具有保護功能,以防止燒壞控製器或電機。
對於(yu) 單個(ge) NMOS來說,在開通時,需要提供瞬間大電流向MOS內(nei) 的寄生電容充電,柵源電壓(VGS)達到一定閾值後,MOS才能完全開通。在MOS開通後,還需要維持合適的柵源電壓(VGS),才可以保持開通狀態。
對於(yu) 低邊MOS,其源極(S)接到電源負極,柵源電壓容易滿足,驅動較簡單。
對於(yu) 高邊MOS,其源極(S)接到電機相線,其電壓是不確定的,如果需要開通,需要通過自舉(ju) 電路提供柵極電壓,驅動較複雜。
一般情況下,MOS的導通內(nei) 阻都如上圖所示,隨著VGS的增大而降低,但VGS大於(yu) 10V之後,下降曲線變得平緩。為(wei) 了達到最小的導通電阻(RDSON),VGS的取值通常為(wei) 10~15V。
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