你知道如何給運動控制選擇Mosfet驅動器嗎?工程師們經常使用柵極驅動器或“前置驅動器”IC以及n通道功率mosfet來提供驅動電機所需的高電流。重要的是要考慮與選擇驅動電路、mosfet以及某些情況下相關的無源元件相關的所有設計考慮。通常，這個過程很難理解，實現也不是最優(yōu)的。讓我們開始討論簡單的方法來選擇元件的預驅動/功率MOSFET電路，并由此產生的系統(tǒng)性能。

從電機規(guī)格開始

設計直流電動機驅動——無論是用于電刷電機還是三相無刷電機——電機特性將決定驅動的設計細節(jié)。決定驅動設計的兩個主要因素是電機的工作電壓和電流要求。

然而，這些參數并不像人們最初想象的那么簡單。電動機通常有電壓和電流額定值，實際的工作值根據不同的應用而不同。施加的電壓決定了電機的轉速。電機所需的電流取決于施加在電機上的轉矩。因此，驅動器可能需要也可能不需要按照電機的全部規(guī)格進行設計。

您可以使用速度常數和扭矩常數(通常在電機的數據表中給出)來估計特定應用程序中所需的電壓和電流。驅動器的供電電壓必須至少達到從電機獲得所需速度所需的電壓，但供電電壓通常由系統(tǒng)可用的電壓決定。最大電流要求通常是由啟動電機所需的扭矩來確定的。

選擇場效應管

一定要選擇功率mosfet，至少額定的電源電壓和電機所需的最大電流。記住，留出一些余地是必要的。選擇漏源極極壓比電源電壓至少高20%的MOSFET。在某些情況下，特別是在具有大電流、大扭矩步驟和控制不好的電源的系統(tǒng)中，可能需要兩倍于電源電壓的裕度。

當然，MOSFET的電流額定值必須足夠高，以提供電機所需的峰值電流，但通常以熱因素為主。mosfet在漏源極電阻(RDS)中耗散功率并產生熱量。熱約束條件，包括環(huán)境溫度和可用于mosfet的任何散熱，限制了可耗散的功率。這種最大允許的功耗驅動基于RDS(on)值的mosfet的選擇。

一旦你找到了必要的額定電壓和RDS(ON)，一定要考慮總柵電荷(QG)。柵極充電是用來測量打開和關閉MOSFET需要多少電量的。QG較低的MOSFET更容易驅動。它的開關速度更快，閘極驅動電流更低，而QG更高。

門驅動電流和上升/下降時間

考慮一個功率mosfet門之間的非線性電容門和源端子。盡管該柵極不傳導直流電流，但它確實需要電流來充放電使MOSFET打開和關閉的柵極電容。提供給該柵極的電流量決定了完全打開MOSFET所需的時間。類似地，當電流從柵極拉出時，該電流量設置MOSFET關閉時間。

為了理解驅動柵極需要什么，你需要知道MOSFET的切換速度。您必須在低開關損耗(需要快速上升和下降時間)和低電磁干擾(需要緩慢上升和下降時間)之間進行設計權衡。此外，脈寬調制(PWM)頻率和最小和最大所需占空比的時間限制了開關速度。例如，對于20 kHz的PWM頻率，1%的占空比需要產生500納秒的脈沖。這需要幾百納秒或更少的上升和下降時間。

確定所需的上升/下降時間后，計算所需的門驅動電流。這可以被估計為QG/t，其中QG是總的門電荷，t是期望的上升/下降時間。請注意，這是整個上升/下降時間內需要驅動的電流量。實際上，門極驅動電流通常在這段時間內有所變化，因為大多數門極驅動程序不能提供恒定的電流。

如果將恒定電流輸送到柵極，則柵極處的電壓不是線性斜率，而是線性斜率。在MOSFET切換期間，它達到一個平穩(wěn)狀態(tài)(圖1)。這被稱為“米勒高原”，由柵漏電容引起。當漏極過渡時，此電容需要電流充電，因此柵極-源極電容的充電會變慢。提供給柵極充電的電流越低，轉換完成所需的時間就越長。

選擇預驅動器IC

一旦知道所需的最小柵極驅動電流，就選擇可以支持它的柵極驅動器(預驅動器)IC。這些零件種類繁多，具有不同數量的通道，柵極驅動電流功能和電源電壓范圍。某些部分還提供其他集成功能，例如電流檢測放大器和保護電路。

許多半導體供應商都提供預驅動器IC，這些供應商生產用于電源管理的產品，包括MPS。這些供應商提供了專為DC電機驅動器設計的各種單通道和三通道預驅動器IC，包括三通道60V和100V系列以及單相100V器件。

一些預驅動器IC使用線性穩(wěn)壓器，電荷泵和/或自舉電容器從主電動機電源內部生成所需的柵極驅動電壓。其他則需要單獨的柵極驅動電源。要以100%的占空比工作(長時間輸出高電平)，請選擇一個帶有內部電荷泵的預驅動器，以使高端柵極長時間保持導通狀態(tài)。僅依靠自舉電路驅動高端的預驅動器只能在有限的時間內保持高端MOSFET的導通，因為一段時間后泄漏會耗盡自舉電容。

柵極驅動器必須至少能夠提供實現上述所需的上升和下降時間所需的電流量，但是也可以使用具有更大電流能力的驅動器。一些驅動器IC提供了一種通過改變零件內部柵極驅動的數量來調節(jié)上升和下降時間(也稱為“轉換速率調節(jié)”)的方法。當使用不帶內置壓擺率調節(jié)功能的器件時，用戶可以在柵極驅動器輸出和MOSFET柵極之間插入電阻。這限制了柵極電流，并減慢了上升和下降時間。以上就是如何給運動控制選擇Mosfet驅動器的方法，希望能給大家?guī)椭?