ZHCAEQ5 November   2024 DRV8161 , DRV8162

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2三相栅极驱动器
    1. 2.1 架构
    2. 2.2 布局布线注意事项
      1. 2.2.1 优点
        1. 2.2.1.1 MCU 到 DRV 信号布线
        2. 2.2.1.2 减少元件
      2. 2.2.2 挑战
        1. 2.2.2.1 MOSFET 放置
    3. 2.3 典型应用
  6. 3半桥（单相）栅极驱动器
    1. 3.1 架构
    2. 3.2 布局布线注意事项
      1. 3.2.1 优点
        1. 3.2.1.1 MOSFET 放置
        2. 3.2.1.2 独立控制
        3. 3.2.1.3 易于更换
      2. 3.2.2 挑战
        1. 3.2.2.1 栅极驱动器和微控制器之间的布线更长
        2. 3.2.2.2 需要额外元件
    3. 3.3 典型应用
  7. 4总结
  8. 5参考资料

2.2.2.1 MOSFET 放置

在电机驱动板设计中，最关键的信号是 MOSFET 的栅极和源极信号，因为这些信号对于高效换向至关重要。为了减少布线电感的影响，需要尽量缩短驱动器与 MOSFET 之间的栅极和源极信号距离。图 2-2 展示了功率级设计是如何将寄生电感引入栅极和源极信号的。

由于所有三个相位的栅极和源极信号都源自同一驱动器，因此由于元件尺寸的原因，将半桥靠近放置比较困难。在电路板空间受限的情况下，这一问题尤为严重。

这些布线挑战会带来以下问题

  • 信号完整性问题：

    当三个单半桥与驱动器之间的距离或走线路径不均匀时，会产生另一个问题。这可能会导致 MOSFET 的导通/关断时间出现相间偏差，或导致通过 CSA 测量的相电流存在差异。

    较长的栅极布线可能由于增加了电感导致驱动器发生过冲或下冲，从而超出绝对最大额定值。

  • 源极节点瞬态问题：

    开关节点振铃是开关节点上由于 PCB 和功率 MOSFET 的寄生效应而产生的 LC 振荡。开关节点振铃不仅会导致 EMI，还会引起过冲或下冲电压。这种瞬态电压可能超出 MOSFET 漏源电压和栅极驱动器引脚的绝对最大额定值，从而降低功率级的效率。

    较长的布线路径还会在栅极驱动器的 GND 和功率 MOSFET 的 GND 之间增加寄生阻抗。寄生阻抗会导致驱动器与低侧 MOSFET 的源极之间产生 GND 偏移，进而引发类似的问题。

注：

图 2-2 和图 3-4 所示的圆形 PCB 设计，常用于电动工具和电动自行车设计中，其中 PCB 安装在电机顶部。虽然此设计主要用于研究 MOSFET 放置和布线电感的影响，但其原理适用于各种电路板形状和尺寸。

三相栅极驱动器实现 - 显示由于布线电感的影响而导致的瞬态对栅极和源极信号的影响图 2-2 三相栅极驱动器实现 - 显示由于布线电感的影响而导致的瞬态对栅极和源极信号的影响