電機(jī)控制器中的MOS驅(qū)動，你懂了嗎？

引言

通用MCU或DSP的IO電壓通常是5V3.3V，IO的電流輸出能力在20MA以下，不足以直接驅(qū)動功率MOSFET。所以使用通用MCU或DSP來設(shè)計電機(jī)驅(qū)動器時，通常需要搭配外部的MOSFET驅(qū)動器，我們稱之為“預(yù)驅(qū)”。在設(shè)計汽車風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等電機(jī)驅(qū)動控制器時，使用車規(guī)MCU+車規(guī)預(yù)驅(qū)+車規(guī)N溝道功率MOSFET，可以適配不同功率、各種通信方式和各種驅(qū)動方式。

控制器中的功率MOS驅(qū)動

如上圖，三相直流無刷電機(jī)（包括BLDC和PMSM）功率級驅(qū)動電路使用6個N溝道功率MOS構(gòu)成三相全橋，分為三個連接到電源正極（VBus）的高邊MOS和三個連接到電源負(fù)極的低邊MOS。控制器通過控制六個MOS的通斷，完成換相，使電機(jī)按照預(yù)期轉(zhuǎn)動。電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能會遇到堵轉(zhuǎn)而導(dǎo)致過流，因此MOS驅(qū)動電路需要具有保護(hù)功能，以防止燒壞控制器或電機(jī)。

對于單個NMOS來說，在開通時，需要提供瞬間大電流向MOS內(nèi)的寄生電容充電，柵源電壓（VGS）達(dá)到一定閾值后，MOS才能完全開通。在MOS開通后，還需要維持合適的柵源電壓（VGS），才可以保持開通狀態(tài)。

對于低邊MOS，其源極（S）接到電源負(fù)極，柵源電壓容易滿足，驅(qū)動較簡單。對于高邊MOS，其源極（S）接到電機(jī)相線，其電壓是不確定的，如果需要開通，需要通過自舉電路提供柵極電壓，驅(qū)動較復(fù)雜。

一般情況下，MOS的導(dǎo)通內(nèi)阻都如上圖所示，隨著VGS的增大而降低，但VGS大于10V之后，下降曲線變得平緩。為了達(dá)到最小的導(dǎo)通電阻(RDSON)，VGS的取值通常為10~15V。

審核編輯：湯梓紅