在选择应用所需的电机驱动器架构类型时，确定系统中的电源电压、输出电流和电机功率是其中一个的首要步骤。

电源电压分为两类：电池供电和线路供电。在电池供电系统和线路供电系统中，电源电压都可能会发生变化，因此电机驱动器应至少支持电池的最大电压，并提供额外的裕量，防止系统中出现电压反馈或瞬态。对于稳压良好的电源和低功耗电机，TI 建议使用额定电压高达最大电压 1.2 倍的电机驱动器，而对于大功率电机和电池系统，则建议使用 1.5 倍到 2 倍的电机驱动器。德州仪器 (TI) 拥有广泛的电机驱动器产品系列，支持高达 56V 的电池系统。

一般来说，集成式 FET 架构和外部 FET 架构具有不同的电源要求。大功率 (>70W) 系统使用栅极驱动器，而中低功率系统 (<70W) 使用集成式 FET 驱动器。与集成式 FET 相比，外部 FET 能够驱动更高的功率，因为它们不受单芯片集成式 FET 驱动器器件尺寸的限制。对于集成式 FET 解决方案，峰值电流、RMS 电流和内部 FET 的 R_DS(on) 都是与电机功率直接相关的重要注意事项。对于外部 FET 解决方案，外部 MOSFET 的 R_DS(on) 和电流额定值与电机可驱动的功率有关。

• 集成型 FET
  • 集成式 FET 架构的电机功率可通过Equation1 计算得出，其中 VM 是电机电压，I_RMS 是电机的标称电流。
    Equation1. $\mathrm{P} = \mathrm{VM} \times {\mathrm{I}}_{\mathrm{RMS}}$
  • 峰值电流是电机中可能由开关、浪涌或寄生效应引起的最大短时电流。如今，许多电机驱动器都具有过流保护等内置保护功能。峰值电流是在过流保护功能启动之前可以驱动的最大电流。TI 的集成式 FET 驱动器可以驱动高达数十安培的峰值电流。
  • RMS 电流（或连续电流）是电机的标称电流，与电机的功率耗散直接相关。
  • 对于大功率系统，可能很难找到符合峰值和 RMS 电流规格的集成式 FET 驱动器，这意味着系统需要使用栅极驱动器，而不是集成式 FET 驱动器。

• 栅极驱动器 + 外部 FET：
  • 由于外部 FET 的 R_DS(on) 较低，因此与内部 FET 架构相比，外部 FET 架构可以驱动更高的功率。由于外部 FET 尺寸更大，因此其 R_{DS (on)} 会低得多，而又不会影响电机驱动器芯片尺寸。例如，内部器件的 R_DS(on) 可能为数百毫欧，而外部 FET 的该电阻可能小于 10mΩ。
  • 栅极驱动器电流是提供给外部 MOSFET 栅极的电流，其中外部 MOSFET 控制开/关切换速率。虽然它不与电机功率直接相关，但却是一个重要的考虑因素，因为它与 MOSFET 的压摆率、EMI 性能和热性能相关。TI 栅极驱动器架构可以提供高达 3.5A 的电流和吸收高达 4.5A 的栅极驱动器电流。
  • 栅极驱动电流与导通 FET 所需的上升时间之间的关系如Equation2 所示，其中 Q_GD 是 FET 的栅漏极电容（这是影响 FET VDS 压摆率的主要因素），IDRIVE 是栅极驱动电流。
    Equation2. ${\mathrm{Q}}_{\mathrm{GD}} = \mathrm{IDRIVE} \times {\mathrm{t}}_{\mathrm{rise}}$
  • 如果 IDRIVE 栅极电流过高，可能会导致过冲、下冲或开关节点振铃，从而对 EMI 性能产生负面影响。相反，如果 IDRIVE 栅极电流过低，MOSFET 中的热损耗可能会因开关损耗产生的功率损耗而增加，其中电机电流在 MOSFET 饱和区域期间继续流动。
  • 在某些栅极驱动器中，例如 TI 的智能栅极驱动器中，栅极电流可以通过 IDRIVE 设置轻松配置，而无需重新设计栅极驱动器和外部 FET 之间的外部电路。这让设计人员可以更加灵活地配置系统，以便实现 EMI 与热性能方面的权衡。有关 TI 智能栅极驱动技术的更多信息，请参阅GUID-9DD8506A-6417-477F-900C-8CB98ACE394D.html#GUID-9DD8506A-6417-477F-900C-8CB98ACE394D。

#GUID-D1578563-F602-4FB9-952C-41FA36B047B3/ID-D23F8427-E713-4E39-9FD5-3259198F5F6F 比较了栅极驱动器和集成式 FET 驱动器架构的规格。