就像每个MOSFET需求一个栅极驱动器来切换它,每个电机后边总是有一个驱动力。依据杂乱程度和体系本钱、尺度和功用要求,驱动电机的方法多样。
最简略和离散的处理方案是由两个晶体管组成的图腾柱/推挽电路。这些晶体管可所以NPN和PNP晶体管的不同组合,发生将输入逻辑信号转换为高电流信号的扩大器,其反之又导通和关断MOSFET和IGBT。在图1中,连接了发射器,供给扩大输出以驱动FET。这种处理方案已广泛用于许多不同的运用,包含电动机驱动,首要由于其本钱低并易于运用,但仍然存在一些约束和缺陷。
图1:典型的推挽/图腾柱栅极驱动电路
例如,晶体管会发热,在一些体系中引起散热问题。或许两个晶体管都时间短接通,导致电路直通。关于PCB空间有限的运用,图腾柱电路不是抱负的挑选,由于它需求多个组件来完成栅极驱动功用。关于更高的输出电压,图1所示的处理方案需求额定的电平移位电路,以便在运用仅供给5V或更低电压的操控器来驱动开关时,完成输出和输入上的电压电平。晶体管和电平移位电路增加了图腾柱电路处理方案的物料清单(BOM)数量和所需的印刷电路板(PCB)空间。
栅极驱动器集成电路(IC)能够处理这些问题。栅极驱动器IC完成与图腾柱电路相同的功用,但有许多额定的优点:
栅极驱动器IC节省了空间和资源,由于它将一切组件集成到单个封装中。因而,物理尺度较小,规划更直接,安装更简单。
栅极驱动器IC简化了电路板布局,削减了规划不确定性,由于数据表具有一切标准。
驱动电流不限于输入基极电流和增益,因而驱动才能更强,然后削减开关损耗并提高效率。
欠电压确定(UVLO)和“防直通”等维护功用提高了体系的鲁棒性。
尽管图腾柱电路是作为一种老练处理方案已盛行多年,但现代和未来的体系需求更高的集成度和更高的功用。跟着半导体技能的前进,栅极驱动器IC的本钱已可与分立电路比较,这使得IC处理方案关于大多数运用而言更具吸引力和可行性。
TI供给广泛的栅极驱动器产品组合,适用于简直一切商场和运用。TI的栅极驱动器支撑非阻隔处理方案的电压高达620V,阻隔处理方案的电压高达5kV。LM5109B是低于100V的电机处理方案的通用处理方案。有关更多详细信息,请拜见TI栅极驱动器页。
若您喜爱集成度更高的处理方案,那么体系级处理方案不只供给栅极驱动才能,并且还具有MOSFET、片上通讯以及不同等级的维护和操控,一切这些都集成在一个芯片中。这些处理方案进一步削减物理尺度和规划不确定性。例如,TI的DRV8xxx系列是用于有刷直流、无刷直流和步进电机的通用处理方案。有关详细信息,请参阅TI电机驱动器页。
一切选项都有其优缺陷,需求挑选最适合您体系的选项。运用TI供给的各种处理方案开端规划,您会找到正确的处理方案。