ZHCAB45 June   2021 DRV3255-Q1 , DRV8300 , DRV8301 , DRV8302 , DRV8303 , DRV8304 , DRV8305 , DRV8305-Q1 , DRV8306 , DRV8307 , DRV8308 , DRV8320 , DRV8320R , DRV8323 , DRV8323R , DRV8340-Q1 , DRV8343-Q1 , DRV8350 , DRV8350F , DRV8350R , DRV8353 , DRV8353F , DRV8353R

 

  1. 1 大功率电机应用简介
    1. 1.1 设计不当的大功率电机驱动系统的影响
    2. 1.2 大功率设计流程的示例
  2. 2 简要研究大功率电机驱动系统
    1. 2.1 电机驱动功率级剖析及故障排除方法
    2. 2.2 大功率系统故障排除
  3. 3 通过 MOSFET 和 MOSFET 栅极电流实现大功率设计 (IDRIVE)
    1. 3.1 MOSFET 栅极电流
      1. 3.1.1 栅极电流为何会导致损坏
      2. 3.1.2 栅极电阻器和智能栅极驱动技术
        1. 3.1.2.1 栅极电阻器
        2. 3.1.2.2 智能栅极驱动和内部控制的栅极灌电流和拉电流
        3. 3.1.2.3 栅极电阻器和智能栅极驱动技术摘要
      3. 3.1.3 给定 FET 的栅极电流计算示例
  4. 4 通过外部元件实现大功率设计
    1. 4.1 大容量和去耦电容器
      1. 4.1.1 额定电容器电压说明
    2. 4.2 RC 缓冲器电路
    3. 4.3 高侧漏极到低侧源极电容器
    4. 4.4 栅极至 GND 二极管
  5. 5 通过并联 MOSFET 功率级实现大功率设计
  6. 6 通过保护实现大功率设计
    1. 6.1 VDS 和 VGS 监控
      1. 6.1.1 在过流、击穿或 FET 短路事件期间关闭 FET
    2. 6.2 无源栅极至源极下拉电阻
    3. 6.3 电源反极性或电源截断保护
  7. 7 通过电机控制方法实现大功率设计
    1. 7.1 制动与惯性滑行
      1. 7.1.1 基于算法的解决方案
      2. 7.1.2 外部电路解决方案
      3. 7.1.3 制动与惯性滑行摘要
  8. 8 通过布局实现大功率设计
    1. 8.1 什么是开尔文连接？
    2. 8.2 总体布局建议
  9. 9 结论
  10. 10鸣谢

3.1.1 栅极电流为何会导致损坏

遗憾的是，在大功率系统中存在高压摆率的不利影响。随着更多电流流经 FET 和 VDS 电压以更快的速度进行转换，MOSFET 的固有电容耦合以及寄生 LC 谐振的影响会增加。

图 3-1 MOSFET 导通引起的电感尖峰和耦合

如图 3-1 所示，栅极信号上升沿的高频分量（更重要的是，穿过米勒区域的上升 VDS 信号）会导致电流流到另一个 FET 的本征电容器上。该信号通过固有的栅极至漏极或栅极至源极电容器耦合，因为电容器在较高频率下具有较低的阻抗。如果这些耦合信号足够高，它们可能会超过电机驱动器的绝对最大额定值，或者打开一相内的低侧和高侧 FET，从而在电流绕过电机并从 VDRAIN 到 GND 流过直接路径时导致发生击穿。

由于 CGD 耦合，MOSFET 在导通之前具有最大压摆率限制。这意味着如果压摆率太高，即使栅极直接短接至源极，MOSFET 也会导通。在考虑栅极驱动器下拉强度和栅极路径上的寄生电感时，这会在导致意外导通之前降低可能的最大压摆率。

简单地说，栅极电流越大，耦合越多，而栅极电流越小，则耦合越少。

重申一下：

  • 栅极电流过大会导致损坏
  • 降低电流可防止损坏
  • 为系统选择适当的栅极驱动电流 (IDRIVE) 至关重要。

既然了解了栅极电流过多产生的影响，就必须开发调整栅极电流的方法，并且必须推导出给定系统的栅极电流计算法。