电机驱动中的MOS管是电机控制系统的关键部件,其选型和应用需要综合考虑多种因素。以下是关于电机驱动MOS管的相关信息:
电机驱动MOS管选型要求
- 最大漏-源电压(VDSS):需高于实际工作电压峰值并预留20%-30%裕量,防止瞬态过压损坏。
- 最大漏极电流(ID):根据电机最大负载电流选定,需覆盖连续模式和瞬态尖峰电流。选择低导通电阻的器件以减少损耗。
- 栅极驱动电压(VGS):需高于阈值电压(VGS(th))并留有余量,确保完全导通。
- NMOS管与PMOS管:NMOS管适用于低压侧开关(如H桥下管),具有成本低、型号多、导通电阻小的优势;PMOS管用于高压侧开关(如H桥上管),但成本高且可选型号较少,通常需配合自举升压电路实现高压驱动。
常见电机驱动MOS管型号及特性
- KCD3008A:
- 漏源电压:85V
- 漏极电流:120A
- 导通电阻:4.5mΩ
- 封装形式:TO-252
- 应用场景:电机驱动器、DC/DC转换器、同步整流等。
- 微硕 WSD90P06DN56 电气特性:
- 漏源电压(VDSS):60V
- 连续漏极电流(ID):90A
- 导通电阻(RDS(on)):10mΩ(典型值,VGS=-10V)
- 栅极耐压(VGS):±20V
- 耗散功率:96W
电机驱动MOS管的应用电路
- H桥驱动电路:
- 原理:H桥电路由四个MOS管组成,通过控制对角线的MOS管导通,可以实现电机的正转、反转及停止。
- 注意事项:必须确保H桥两个同侧的MOS管不会同时导通,否则会导致短路,烧坏MOS管和电源。
- PWM调速电路:
- 原理:通过调节MOS管的占空比来改变电机的平均电压,从而实现无刷电机的无极调速。
- 应用:广泛用于直流电机调速器。
电机驱动MOS管的驱动电路
- 自举电路:
- 原理:在高端MOS管驱动中,自举电路通过自举电容和二极管的组合,可以在不增加额外电源的情况下,提供足够的Vgs电压来驱动高端MOS管。
- 应用:适用于需要高压侧驱动的场景,如H桥上管。
- 图腾柱驱动电路:
- 原理:图腾柱电路常用于放大驱动信号,提供足够的电流以快速开通或关断MOS管。
- 应用:用于解决高栅极驱动电流需求的问题。
实际应用案例
- 电动自行车驱动器:
- MOS管型号:士兰微的SVT077R5NT
- 特性:68V耐压、95A电流,导通内阻为6.5mΩ@Vgs=10V,封装为TO-220-3L。
- 应用场景:电动自行车、平衡车、电动工具等。
- 无线吹风机电机驱动:
- MOS管型号:冠禹半导体的KS4210NA(NMOS,耐压40V,导阻7mΩ)和华羿微的HYG110P04LQ2C2(PMOS,耐压-40V,导阻9mΩ)。
- 应用场景:无刷电机驱动。
在设计电机驱动电路时,需要根据具体的应用场景和性能要求,合理选择MOS管的型号和驱动电路,以确保电机驱动系统的高效、稳定运行。