原创 步进电机驱动-MOS栅极驱动(米勒平台和二次导通)

2014-2-26 14:36 2982 10 12 分类: 工业电子 文集: 步进电机驱动笔记
驱动MOS的时候,有一对矛盾:如果考虑开关损耗,在导通和关闭的时候越快越好,但是这样会有上冲,导致震荡,导致EMI增大。这就需要考虑一个平衡点。
按照之前的理解,下面的MOS结构体中,有以下的重要参数需要特别考虑:
20140221110424910.jpg
首先是Rg,之前的设计中没有重点考虑这个,这个决定了是否会产生震荡,EMI,主要做Lg产生的震荡电流的一个消耗。
Lg,主要是布线的时候需要注意,宽一点的线路,可以让Lg更小,减小波形震荡。
另外一个是C1,栅极提供的电流主要就是为了充电,充满过程中,MOS慢慢打开,也就是说,这个电容决定了充电的速度。当然就决定了MOS的发热。其他的参数嘛,考虑的不多。
 
但是实际上,忽略了一个很重要的东西,就是C3,输入电容应该是CISS=CGS+CGD,CGS这个好理解,而CGD这个会产生什么样的效果呢?
 
 
20140221110442235.jpg
上图的GGD就是米勒电荷。其实QGS这个区域,因为漏极电压不变,MOS没有导通,所以不会造成太大的发热,而GQD这个时候,栅极电荷积聚,但是VGS没有增高,但是漏极开始导通,导致发热。
如果能够提供最理想的电流,最理想的驱动波形应该是这样的:
第一阶段快速上升到门限电压
第二阶段缓慢上升,这样可以使得漏极电流值不会上升太快。
第三阶段,就需要快速上升,使漏极电压快速下降,以减小发热的产生。
第四阶段,这样就不会有震荡的产生。
 
通过上面的分析可以看出,QGD是一个比较大,并且影响发热的主要参数,在设计的时候需要特别考虑到。
以IRF540N为例,其电荷参数如下:
 
20140221110459414.jpg
这里,还需要重点理解一下米勒效应:
在导通过程中,栅极同时开始对CGD和CGS充电,然后漏极开始导通,导通过程中,VDS下降,导致CGD开始放电,所以需要继续补充电荷,所以这个过程中VGS没有变化。
上升的时候是这样,在关闭的时候,因为VDS瞬间上升,会通过CGD向CGS充电,会导致二次导通,烧坏MOS管!!!
20140221110616168.jpg
所以需要提供一个快速放电的回路,通常有并联快速二极管,或者在GS并联一个大电阻来解决。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

文章评论2条评论)

登录后参与讨论

用户1714690 2014-3-10 12:24

嗯,当然是越快越好,但是其寄生参数影响的条件下,是做不到的,所谓的理想波形,已经考虑了寄生参数的影响。米勒电路,在大学我还真没听到过,估计是考试不考,没留意了……

用户343153 2014-3-10 11:25

米勒电路在大学的晶体管电路教材就已经讨论过了。看来是书到用时方恨少啊。 呵呵。 此外,漏极电流的上升速度主要受制于其负载(电机线圈的限制), 而不是要靠栅极电压缓慢上升来控制! (那样会极大地增加MOS管的发热功率=Vgd *Ig),所以笔记作者关于理想驱动波形的认识是错误的。 真正的恒流电路MOS管栅极电压驱动波形应该是上升越陡越好,关断时下降越迅猛越好。 电机线圈中的电流依靠点击线圈电感和MOS管侧的并联泄流二极管形成连续小波动的电流,电流的平均值取决于MOS管H通道导通的占空比。 本人邮箱yin.zhou@cn.abb.com , 愿意分享和探讨电机驱动电路问题。
相关推荐阅读
用户1714690 2015-08-13 11:42
史上最高性价比PCI运动控制卡:基于MCX314AL,提供开发包!
  小日本的3轴插补运动控制卡芯片不是一般的贵啊,看看下面的某宝提供的报价:常用的基于PCI的运动控制卡已经在国内大规模应用,主要有如下问题: 所以基于这种芯片的...
用户1714690 2015-08-03 15:06
【博客大赛】TMC262步进伺服开发笔记1-选定STM32F103C8T6做为控制器
  现在手里已经有了两个方案: 一个STC单片机的方案,这个是网上一个工程师设计的,方案的程序很简单,简单的进行参数配置,然后驱动电机转动就OK,完全没有发挥出TMC262的优势。 一...
用户1714690 2015-08-03 15:06
【博客大赛】TMC262步进伺服开发笔记2-影响步进电机行为的几个参数
电机设置,首先得了解哪些参数会对电机的行为有直接或者间接的影响。 参数 描述 设置 电机...
用户1714690 2014-12-26 17:56
自己动手设计一款MP3音乐播放器-创建自己的公众号
    罗永浩今年的表现确实让各界大跌眼镜,这几个月销声匿迹也是情理之中的事情,我们确实该吐槽他的锤子手机,可是他的死磕精神呢? ...
用户1714690 2014-12-13 01:19
自己动手设计一款MP3音乐播放器:SDIO通信之物理层描述1
物理层一共有以下的内容需要了解 存储卡系统的内容,包括总线,卡容量等,一些命令格式,响应格式等内容,这个是必须完全理解。 SD卡的功能描述,包括复位,初始化和识别流程,读写...
用户1714690 2014-12-12 11:51
自己动手设计一款MP3音乐播放器
 最近打算利用晚上的时间来死磕一款MP3,之前一直做的都是工控之类的项目,并且偏向于硬件,最近打算做一款有意思一点的产品,利用晚上的时间来做,项目可能会拖的比较久。   当然也不能自己埋头...
我要评论
2
10
关闭 站长推荐上一条 /2 下一条