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

6.2 无源栅极至源极下拉电阻

图 6-2 无源栅极至源极下拉电阻示例

无源下拉电阻的主要用途是确保在栅极驱动器发生故障时栅极和源极之间存在已知关系。具体来说，如果栅极驱动器卡在灌电流或拉电流状态，或栅极驱动器进入高阻抗状态，该电阻器可确保有一条路径来防止 FET 导通。

无源栅极至源极下拉电阻为电荷提供了一条均衡栅极和源极电压的路径，从而使 FET 以更快的速度关闭。实际上，如果栅极驱动器损坏，其他一些保护或换向逻辑电路会注意到出现了问题，系统也会检测到。这些下拉电阻的重要性在于，确保在其他保护电路发现问题之前不会发生击穿情况。有了这些下拉电阻，更换栅极驱动器 IC 就可以修复系统，而没有这些下拉电阻，就要面临处理熔化的电机、熔断的 FET 或对 PCB 造成不可逆损坏等问题。

需要注意的是，一些栅极驱动器在器件中集成了数百 kΩ 的无源下拉电阻，以发挥这种保护作用。但是，一些设计人员可能希望在 FET 的栅极和源极附近设置更强的下拉电阻，这样栅极上的电荷就不需要通过潜在的栅极电阻器和电感布线来均衡栅极和源极电压。另一个好处是外部下拉电阻不依赖于栅极驱动器，这也有助于添加冗余以允许系统在已知状态下发生故障。

最后需要注意的是，在最终的功率损耗计算中需要考虑每个下拉电阻。但是，下拉电阻的总功耗通常不到 1 毫瓦，远小于 RDS(on) 或感测电阻产生的数十毫瓦功耗。请记住，在考虑 VGLS、电荷泵或自举功能时，必须考虑通过这些下拉电阻的任何电流。

总结：

  • 外部无源下拉电阻为从栅极到源极的电荷提供路径，以便在有源下拉电阻出现故障时可将 FET 关闭
  • 这些下拉电阻的范围从数十千欧到数百千欧
  • 与栅极驱动器电路中的主要损耗源相比，这些外部无源下拉电阻造成的功率耗散要少得多
  • 许多栅极驱动器在器件内集成无源下拉电阻