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若何选择MOSFET——电机控制

宣布时间:2019年05月05日 09:05    宣布者:eechina
要害词: MOSFET , 电机控制
作者:德州仪器 Brett Barr

本文主要议论辩说特定终端应用须要推敲的详细重视事项,首先从终端应用中将用于驱动电机的FET着手。电机控制是30V-100V分立式MOSFET的一个宏年夜且快速增添的市场,特殊是关于许多驱动直流电机的拓扑结构来讲。在此,我们将专注于议论辩说若何选择准确的FET来驱动有刷、无刷和步进电机。虽然很少有硬性划定,且能够有有数种措施,但欲望本文能让您基于终端应用明确从那里着手。

要做的首个或许是最质朴的选择是你须要何种类型的击穿电压。由于电机控制经常频率较低,是以与电源应用相比会发生较低的振铃,是以输入电源轨与FET击穿之间的裕度会更起劲(通常以殉国应用缓冲器为价值),以取得电阻更低的FET。但浅易来讲,BVDSS与最年夜输入电压VIN之间生涯40%的缓冲着实不是一个蹩脚的规则——详细视你预期的振铃次数和你宁愿用外部无源元件榨取所述振铃的数目而定,浅易会多10%或少10%。

选择封装类型能够是最要害的决议妄图,完全取决于设计的功率密度请求(参见图1)。在2A以下,FET经常(但不总是)被吸收到驱动器集成电路(IC)中。在10A以下的步进电机和低电流有刷和无刷应用中,小尺寸PQFN器件(SON 2mm x 2mm,SON 3.3mm x 3.3mm)可以供应最好功率密度。若您优先推敲低资源而非更高的功率密度,那么接纳老旧的SOIC型封装便可胜任,但弗成防止地会占用印刷电路板(PCB)更多的空间。

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图1:用于驱动不合电机电流的种种封装选项(封装未按比例显示)

小型电池供电工具和家用电器占用的10A-30A空间是5mm×6mm QFN的最好选择。除此以外,电流更高的电动和园艺工具偏向于并联多个FET,或接纳如D2PAK的年夜型封装器件或如TO-220的通孔封装。这些封装可包容更多硅,从而降低电阻、前进电流才干和优化散热性能。在年夜型散热器上装配通孔封装可完成更多消耗,并可消耗更多功率。

器件可耗散若干功率异常取决于终端应用的热忱况和FET封装的热忱况。虽然外面贴装器件通常会经由历程PCB散热,但你可以将其他封装(如上述TO-220或TI的DualCool™功率模块器件(下图2)毗连到散热器,以便从电路板上吸热,并增添FET可消耗的最年夜功率。

最后需推敲的因素是你面临的电阻。在某些方面,选用FET来驱动电机比选择用于电源的FET更质朴,由于较低的开关频率决议了传导消耗在热性能中占主导职位。我着实不是说可以完全忽视PLOSS预计中的转换损掉落。相反,我们曾经看到了最坏情形,其中开关消耗可占系统总PLOSS的30%。但这些消耗照旧传导消耗所带来的继发因素,是以不应成为你的主要推敲因素。围绕超高掉落速电流设计的电动工具通常会使FET到达最年夜耐热性,是以你所选封装中的最低电阻器件是一个很好的终点。

在总结之前,我想重温一下前面所述的功率模块器件。40VCSD88584Q5DC和60VCSD88599Q5DC是接纳单个5mm×6mm QFN DualCool封装(见图2)的两个垂直集成的半桥处置赏罚赏罚妄图。这些器件会加倍减小传统分立式5mm×6mm器件所供应的单元占位面积的低电阻,同时为散热器的应用供应外露金属顶部,是以异常合适在空间受限的应用中应对更高的电流(40A或更多)。

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图2:堆叠芯片功率模块机械误差

在为您的设计接纳更年夜的TO封装之前,无妨在其中一个电源模块上运转数字,看看你能否可以同时节俭PCB占用空间和散热器尺寸。
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