常见电机有哪几种类型其驱动设计中集成驱动器与栅极驱动器又是如何区别的
在设计电机控制电路时,如何提供驱动电机所需的大电流是至关重要的。设计人员必须选择是使用具有内部功率器件的单片集成电路 (IC),还是使用栅极驱动器 IC 和分立的外部功率 MOSFET。下面我们将分别探讨这两种选项。
首先,是使用单片驱动器 IC 来驱动电机。这类集成 IC 由封装中的一个硅芯片组成,该芯片不仅包含逻辑、支持和保护电路,而且还包括用于通过电机的 MOSFET 等功率器件的一体化解决方案。在这种情况下,由于 MOSFET 与控制电路制造在同一芯片上,这些解决方案提供了精确电流测量的优势。此外,它们还提供强大的保护功能,如过流保护 (OCP) 和过热保护 (OTP),因为该保护可以放置在硅片上的 MOSFET 附近。
这些集成驱动器仅限于与 IC 工艺兼容的额定電压和電流,这意味着可用的最高额定電壓通常在 80 V 和 100 V 之间,此外它们可以驱动高达约 15 A 的连续负载当前。此类单片驱动程序几乎专门用于大容量应用,如打印机等,其中 电源電壓通常低于 35 V,且 电機電流低于 5 A。
例如,MPQ6541 是一种汽车专用的三通道功率级器件,其额定供给伏特为高达45V,可承受8A或每个通道峰值为15A连续负载。该设备集成了六个MOSFET,每个MOSFET RDS(ON) 为15mΩ,并采用TQFN-26、6mm x 5mm倒置封装。
其次,我们有采用分立功率MOSFET(或某些情况下其他功率器件)来推送当前通过机械,同时再用栅极驱动IC、预调节IC或者多颗栅极调节IC进行控制。在需要超过100V高压或非常高流量的情况下,没有单片解决方案可用。在此情形中,我们需要一个栅极调节者以及独立性的MOSFETS。
由于这个案例中需要多个元件(有时达到三个以上),因此解答尺寸远大于单一元件解答所需尺寸。而高度集成型栅極調節者的示例则是一个MPQ6533,它是一款三通道Stack Driver;它拥有压摆比设定及内建诊断功能等整合特性,而它采用的是5mm x 5mm QFN-32封裝形式。
对于成本考虑而言,模拟混合信号工艺比专门针对离散MOSfet工艺复杂得多,因为制造低R DS(ON) Mosaic silicon chip 中更难以做到这一点,因此相似性能但不同工艺制备之品往往较便宜。此外,对於較小流量和/或較小伏特數之机械運轉,本地化於IC製程內之MOSEFT成本较低。然而,对於大流量应用,成本开始由MOSEFT主导。这就意味著虽然存在能夠支撐十五安培連續負載單晶體管驅動器,但它们通常比採用堆疊驅動與離散MOSEFT實現來得昂貴。
总结来说,在选择是否使用具有内部功率组件的单芯片集成式微处理系统,或是采用独立性更强但是更复杂配置以实现相同效果时,我们必须考虑到各种因素:包括成本、空间需求以及温度管理问题。当我们的目标是在非常有限空间内运行大量机械装置时,一些解决方案可能会显得不可行;反之,如果我们追求最经济有效运作,那么其他选项则可能更加合适。但无论何种决策,最终都应基于具体场景下的实际需求和技术限制来确定。