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

4.1 大容量和去耦电容器

图 4-1 大容量电容器示例

大容量电容器和去耦电容器的主要作用是为系统提供瞬时电荷，以便主电源不必承担提供瞬时电荷的任务。更具体地说，电源内的电流纹波以及由导线和迹线产生的寄生电感引起的电压尖峰是电源电荷不足导致的。电源的物理位置远离电机驱动电路，因此从电源到 MOSFET 的路径中有相当多的电感。

小值电容器可以相对较快地进行充放电，而大值电容器可以存储大量能量，但反应相对较慢。因此，大多数数据表都显示了在电源上并联放置大电容和小电容的推荐元件。在功率级中，毫法拉或数百微法拉的电解或陶瓷电容器与一法拉到数十微法拉的陶瓷电容器结合使用。

此外，有时电机可以充当发电机，其中大容量电容器和去耦电容器存储来自电机的能量，以防止高侧 FET 或 VDRAIN 的漏极电压升高，如Topic Link Label4.1中所示。

总结：

  • 低值电容器可以快速提供一些电荷，而高值电容器会随着时间的推移逐渐提供大量电荷，因而有助于减少系统中的电压振铃和电压尖峰
  • 强烈建议始终使用它们。前期可以将几个 100µF 至 330µF 电容器与几个 1µF 至 2.2µF 电容器并联，因为之后可以进一步进行替换。
  • 通用的经验法则是 2µF/W；但是，实际系统结果差异很大

说实话，此建议不够明确。此建议并未描述针对给定布局估算寄生效应并通过 SPICE 模拟其影响以获得理想大容量电容器值的过程。因此，没有给出方程式或数学方法。但是，我们想强调此建议非常实用。按照此建议进行设计时，不必像之前一样大费周章地对系统进行实际测试或依赖过去的系统知识结合数据表进行判断。如果性能不够好，那么设计人员会添加更多电容器或更改材料清单，以便用不同值的电容器替换现有电容器来解决问题。

总之，规划实施通用规则以获得基准电容器值，然后对系统进行实际测试，可能会获得良好的性能而无需进行其他更改，但也可能会导致性能不佳，需要通过实验和迭代过程解决性能问题。