本文首要评论特定终端运用需求考虑的详细注意事项,首先从终端运用中将用于驱动电机的FET着手。电机操控是30V-100V分立式MOSFET的一个巨大且快速增长的商场,特别是关于许多驱动直流电机的拓扑结构来说。在此,咱们将专心于评论怎么挑选正确的FET来驱动有刷、无刷和步进电机。虽然很少有硬性规定,且可能有很多种方法,但期望本文能让您根据终端运用了解从何处着手。
要做的首个也许是最简略的挑选是你需求何种类型的击穿电压。由于电机操控往往频率较低,因而与电源运用比较会发生较低的振铃,因而输入电源轨与FET击穿之间的裕度会更活跃(一般以献身运用缓冲器为价值),以取得电阻更低的FET。但一般来讲,BVDSS与最大输入电压VIN之间保存40%的缓冲并非一个糟糕的规矩——详细视你预期的振铃次数以及你乐意用外部无源元件按捺所述振铃的数量而定,一般会多10%或少10%。
挑选封装类型可能是最要害的决议计划,彻底取决于规划的功率密度要求(参见图1)。在2A以下,FET常常(但不总是)被吸收到驱动器集成电路(IC)中。在10A以下的步进电机和低电流有刷和无刷运用中,小尺度PQFN器材(SON 2mm x 2mm,SON 3.3mm x 3.3mm)能够供给最佳功率密度。若您优先考虑低成本而非更高的功率密度,那么选用老旧的SOIC型封装即可担任,但不可避免地会占用印刷电路板(PCB)更多的空间。
图1:用于驱动不同电机电流的各种封装选项(封装未按份额显现)
小型电池供电东西和家用电器占用的10A-30A空间是5mm×6mm QFN的最佳挑选。除此之外,电流更高的电动和园艺东西倾向于并联多个FET,或选用如D2PAK的大型封装器材或如TO-220的通孔封装。这些封装可包容更多硅,然后下降电阻、进步电流才能和优化散热功能。在大型散热器上装置通孔封装可完成更多损耗,并可耗费更多功率。
器材可耗散多少功率相同取决于终端运用的热环境和FET封装的热环境。虽然外表贴装器材一般会经过PCB散热,但你能够将其他封装(如上述TO-220或TI的DualCool™功率模块器材(下图2)连接到散热器,以便从电路板上吸热,并添加FET可耗费的最大功率。
最终需考虑的要素是你面临的电阻。在某些方面,选用FET来驱动电机比挑选用于电源的FET更简略,由于较低的开关频率决议了传导损耗在热功能中占主导地位。我并不是说能够彻底疏忽PLOSS估量中的转化丢失。相反,咱们现已看到了最坏状况,其间开关损耗可占体系总PLOSS的30%。但这些损耗仍是传导损耗所带来的继发要素,因而不该成为你的首要考虑要素。环绕超高失速电流规划的电动东西一般会使FET到达最大耐热性,因而你所选封装中的最低电阻器材是一个很好的起点。
在总结之前,我想重温一下前面所述的功率模块器材。40VCSD88584Q5DC和60VCSD88599Q5DC是选用单个5mm×6mm QFN DualCool封装(见图2)的两个笔直集成的半桥解决方案。这些器材会加倍减小传统分立式5mm×6mm器材所供给的单位占位面积的低电阻,一起为散热器的运用供给显露金属顶部,因而十分适合在空间受限的运用中应对更高的电流(40A或更多)。
图2:堆叠芯片功率模块机械故障
在为您的规划选用更大的TO封装之前,无妨在其间一个电源模块上运转数字,看看你是否能够一起节约PCB占用空间和散热器尺度。
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