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手持式电池供电电动工具 电机驱动原理及功率MOSFET选型推荐

2018-05-10 14:36:31     来源:微电机世界网        

【大比特导读】在电动工具行业,电机及其控制系统的设计是核心和难点。电动工具要求转速低,力矩大,且成本要求较高,因此,目前大部分的手持式电池供电电动工具采用直流有刷电机。本文将就电动工具中直流有刷电机的驱动原理及其中MOSFET选型做简单介绍。

在电动工具行业,电机及其控制系统的设计是核心和难点。电动工具要求转速低,力矩大,且成本要求较高,因此,目前大部分的手持式电池供电电动工具采用直流有刷电机。本文将就电动工具中直流有刷电机的驱动原理及其中MOSFET选型做简单介绍。

手持式电池供电电动工具 电机驱动原理及功率MOSFET选型推荐

图1 直流有刷电机驱动电路

图1所示为直流有刷电机驱动电路,电动工具的直流电机采用H桥式结构,工作原理是Q1、Q4与Q2、Q3互补开关,当Q1和Q4为ON时,且Q4在Q1斩波期间总为ON,同理Q2和Q3一样;由于电机高速工作时会产生一定的尖峰电压,一旦超过器件的BV,就有可能导致MOSFET雪崩击穿,给器件带来不可逆的损伤,导致系统失效。

手持式电池供电电动工具 电机驱动原理及功率MOSFET选型推荐

图2电机控制工作时的波形

在电动工具电机驱动中,由于MOSFET高速开关及其反向恢复特性,容易在系统中产生尖峰电压。图2波形说明了尖峰电压的产生过程;向G1输入栅极驱动信号,接通Q1,通入iD1。如果关断Q1,由于电机电感积累的能量会通过Q2的内部二极管产生续流电流iF。在该状态下如果接通Q1,受到Q2内部二极管反向恢复时间trr的影响,并产生过大的恢复电流iDr,该电流流过Q1。在iDr恢复期间,如果存在电路的寄生电感LS,就会产生由LS决定的尖峰电压。该尖峰电压影响MOSFET的安全运行,一方面需要通过减小LS,加RC吸收电路来抑制尖峰电压;另一方面更需要具有EAS能力强,反向恢复特性优良的MOSFET来提高系统整体的冗余度。

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图3传统DFN5*6铝带封装                                      图4Cu ClipDFN5*6封装产品

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表1新洁能电动工具电机驱动MOSFET选型推荐表

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