BLDC驱动电路中的MOS管,谁还没烧过管子呢?

电源Fan 2021-06-15 18:21

  引言
通用MCU或DSP的IO电压通常是5V\3.3V,IO的电流输出能力在20MA以下,不足以直接驱动功率MOSFET。所以使用通用MCU或DSP来设计电机驱动器时,通常需要搭配外部的MOSFET驱动器,我们称之为“预驱”。在设计汽车风机、水泵、油泵等电机驱动控制器时,使用车规MCU+车规预驱+车规N沟道功率MOSFET,可以适配不同功率、各种通信方式和各种驱动方式。
  控制器中的功率MOS驱动
图1 直流无刷电机驱动电路

如图,三相直流无刷电机(包括BLDC和PMSM)功率级驱动电路使用6个N沟道功率MOS构成三相全桥,分为三个连接到电源正极(VBus)的高边MOS和三个连接到电源负极的低边MOS。控制器通过控制六个MOS的通断,完成换相,使电机按照预期转动。电机在运转过程中可能会遇到堵转而导致过流,因此MOS驱动电路需要具有保护功能,以防止烧坏控制器或电机。

对于单个NMOS来说,在开通时,需要提供瞬间大电流向MOS内的寄生电容充电,栅源电压(VGS)达到一定阈值后,MOS才能完全开通。在MOS开通后,还需要维持合适的栅源电压(VGS),才可以保持开通状态。

对于低边MOS,其源极(S)接到电源负极,栅源电压容易满足,驱动较简单。

对于高边MOS,其源极(S)接到电机相线,其电压是不确定的,如果需要开通,需要通过自举电路提供栅极电压,驱动较复杂。
 
图2 VGS与RDSON的关系

一般情况下,MOS的导通内阻都如图2所示,随着VGS的增大而降低,但VGS大于10V之后,下降曲线变得平缓。为了达到最小的导通电阻(RDSON),VGS的取值通常为10~15V。


END


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