功率MOSFET到功率电机驱动

MOSFET和IGBT各有优势

功率半导体是电子器件中功率转换和电路控制的核心。它主要用于改变电子设备中的电压和频率，以及执行直流和交流转换等功能。只要在具有电流、电压和相位转换的电路系统中，就会使用功率元件。功率半导体基本上分为两类：功率分立器件和功率集成电路。其中，功率分立器件产品包括MOSFET、二极管和IGBT，其中MOSFET和IGBT是最重要的。

在低电流区，MOSFET的导通电压低于IGBT，而在高电流区，IGBT的导通电压低于MOSFET。特别是在高温条件下，这种现象尤为明显。IGBT通常在低于20kHz的开关频率下使用，因为其开关损耗大于单极性MOSFET的开关损耗。MOSFET的优点是可以应用于高频场。MOSFET工作频率可应用于数百KHz至数十MHz的射频产品，而IGBT达到100KHz几乎是最佳工作极限。

MOSFET具有输入阻抗高、驱动功率低、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽、热稳定性好等优点。一般来说，MOSFET适用于便携式充电电池或移动设备。对于IGBT，它适用于高压和大功率设备，如电机、汽车动力电池等。

N沟道功率MOSFET具有较低的导通电阻和较小的尺寸

自1960年以来，随着MOSFET和CMOS技术的不断发展，集成电路得到了快速发展，这也是功率MOSFET设计得以实现的原因。功率MOSFET的优点是其开关速度快、低压下效率高、易于实现并行技术、高带宽、鲁棒性、简单偏置、易于使用和维护。功率MOSFET可用于许多不同的领域，包括大多数电源、DC-DC变换器、低压电机控制器等，以及许多其他应用。

功率MOSFET可根据导电通道分为P通道和N通道。由于低导通电阻（R_DS（开）)由于N沟道MOSFET的尺寸较小，N沟道MOSFET在产品应用中的选择性超过了P沟道。同步整流器应用几乎总是使用N通道技术，主要是因为R_DS（开）N通道的电压比P通道小，可以通过向栅极施加正电压来开启。

功率MOSFET主要是载流子器件。N沟道MOSFET在传导过程中有电子流动，而P沟道MOSFET在传导过程中使用称为空穴的正电荷。电子的流动性是空穴的三倍。虽然没有直接相关性，但在R的情况下_DS（开）为了获得相等的值，P通道的芯片尺寸约为N通道的三倍，因此N通道的芯片尺寸较小。

用于电机驱动的MOSFET驱动器

在电机驱动系统中，栅极驱动器或“预驱动器”集成电路通常与N通道功率MOSFET一起使用，以提供驱动电机所需的高电流。在选择驱动器IC、MOSFET和某些情况下使用的相关无源元件时，需要考虑许多设计因素。

如果您想为直流电机（无论是有刷电机还是三相无刷电机）设计驱动器，您应该根据电机的特性确定驱动器的设计细节。两个主要因素是电机的工作电压和电流要求。通常，电机具有给定的额定电压和额定电流，但在实际操作中，这些值可能与额定值不同。电机的实际速度取决于施加的电压，电机所需的电流取决于施加的扭矩。因此，驱动器设计不一定需要完全满足电机的规格。

为了确保所选功率MOSFET的额定值至少等于电机所需的电源电压和最大电流，最好留有一定的裕度以确保最佳性能。通常，漏源额定电压（V_配电系统)MOSFET的电压应至少比电源电压高20%。在某些情况下，特别是在大电流、大转矩步长和电源控制较差的系统中，MOSFET的额定电流必须足够高，以提供电机所需的峰值电流。

此外，散热也是选择MOSFET的重点。MOSFET耗散功率将在漏源电阻R中产生热量_DS（开）. 包括环境温度和MOSFET散热在内的热条件决定了可以耗散的功率，而最大允许功耗最终取决于R_DS（开）MOSFET的值。此外，总栅极电荷（Q_G)需要考虑。栅极电荷用于测量打开和关闭MOSFET所需的电荷量。低Q值MOSFET_G更容易驾驶。与Q值更高的MOSFET相比_G，它可以在较低的栅极驱动电流下更快地切换。

优良的功率MOSFET特性满足应用要求

onsemi是功率MOSFET领域的行业领导者，针对不同的应用要求，推出了各种规格的功率MOSFET，包括用于功率转换和开关电路的N沟道、P沟道和互补MOSFET。

这里介绍的NTBLS1D5N10MC是一种单N沟道功率MOSFET，支持TOLL封装，可以输出100V、1.53 mΩ、298 a功率，具有低R_DS（开），低总栅极电荷（Q_G)和电容，并且具有低开关噪声/电磁干扰（EMI）。它是一种无铅、无卤/溴化阻燃（BFR）设备，符合RoHS标准，可以最大限度地减少传导损耗和驱动损耗。它可以应用于电动工具、电池驱动的真空吸尘器、无人机/无人机、材料处理、电池管理系统（BMS）/存储、家庭自动化等。常见的终端产品包括电机控制、工业电源和太阳能逆变器等。

结论

电机驱动应用广泛，其中功率MOSFET发挥着重要作用。onsemi拥有各种功率MOSFET产品线。其中，NTBLS1D5N10MC单极和N沟道功率MOSFET能够满足相关应用的苛刻要求，是电机驱动控制的最佳选择之一。