如何正确的为电机控制选择合适的MOSFET
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1.前言
这篇文章我们将开始研究特定终端应用需要考虑哪些具体注意事项，首先从终端应用中用于驱动电机的 FET 开始。电机控制是 30V-100V 分立式 MOSFET 的一个巨大（且快速增长）市场，特别是对于驱动直流电机的许多拓扑。在这里，我将重点介绍如何选择正确的 FET 来驱动有刷、无刷和步进电机。虽然硬性规则很少，而且可能有无数种不同的方法，但我希望这篇文章能够让我们根据我们的最终应用程序从哪里开始。
2. 电机驱动电路分析
①PWM信号输入到栅极；高电平时，MOS管导通，电机转动；低电平时，MOS管截止，电机停转。注意，有的地方地方可能会在MCU信号与MOS管的栅极之间加一电阻。
②接线柱P3用于连接电机，并联一个续流二极管（SD4）（要用肖特基二极管哦），防止方向电压击穿MOS管；再并联一个滤波电容(C11)。
③PWM信号处接一下拉电阻(R13)（为了保持MOS管的输入高阻抗的优点，应尽可能的选择阻值较大的电阻），防止MCU上电误动作。
3. MOSFET选择参考条件
第一个也是最容易做出的选择是我们需要什么击穿电压。由于电机控制的频率往往较低，因此与电源应用相比会导致较低的振铃，因此输入电源轨和 FET 击穿之间的裕度往往会更大一些（通常以牺牲使用缓冲器）以获得较低电阻的 FET。但一般来说，BV DSS和最大输入电压 V IN之间的 40% 缓冲并不是一个坏规则——根据我们预期的振铃程度以及我们愿意用外部抑制振铃的程度，给予或接受 10%被动元件。
选择封装类型可能是最关键的决定，完全取决于设计的功率密度要求（见图 1）。低于 2A，FET 最常（但并非总是）被吸收到驱动器集成电路 (IC) 中。对于步进电机和 10A 以下的低电流有刷和无刷应用，小尺寸 PQFN 型器件（SON 2mm x 2mm、SON 3.3mm x 3.3mm）提供最佳功率密度。如果我们优先考虑低成本而不是更高的功率密度，旧的 SOIC 型封装可能会完成工作，但不可避免地会占用更多的印刷电路板 (PCB) 空间。
图 1：用于驱动不同电机电流的各种封装选项（封装未按比例显示）
小型电池供电工具和家用电器占据的 10A-30A 空间是 5mm x 6mm QFN 的最佳选择。除此之外，更高电流的电源和园艺工具往往要么并联多个 FET，要么采用更大的封装器件（如 D2PAK）或通孔封装（如 TO-220）。这些封装可以容纳更多的硅，从而实现更低的电阻、更高的电流能力和更好的热性能。在大型散热器上安装通孔封装会导致更多的损耗并允许耗散更多的功率。
设备可以耗散多少功率的问题取决于最终应用的热环境，因为它取决于 FET 的封装。虽然表面贴装器件通常通过 PCB 散发大部分热量，但我们可以将其他封装（如上述 TO-220 或 TI 的 DualCool™ 功率块器件（下图 2））连接到散热器上，以便将热量从电路板上带走并增加 FET 可以耗散的最大功率。
最后要看的是你应该瞄准什么阻力。在某些方面，选择 FET 来驱动电机比为电源选择 FET 更简单，因为较低的开关频率决定了传导损耗决定了热性能。我并不是暗示我们可以完全忽略 P LOSS估计中的开关损耗。相反，我见过最坏的情况，其中开关损耗可占总 P LOSS 的30%在一个系统中。但是这些损耗仍然是传导损耗的次要因素，因此不应成为我们的首要考虑因素。围绕超高失速电流设计的电动工具通常倾向于将 FET 推至其最大耐热性，因此我们选择的封装中电阻最低的器件是一个不错的起点。
在结束之前，我想回顾一下前面提到的电源块设备。40V CSD88584Q5DC 和 60V CSD88599Q5DC 是两个垂直集成的半桥解决方案，采用单个 5mm x 6mm QFN DualCool 封装（见图 2）。将传统分立式 5mm x 6mm 器件提供的每占用面积低电阻加倍，同时为散热器应用提供暴露的金属顶部，这些器件特别适合在空间中处理更高的电流（40A 及以上）-受限的应用程序。
图 2：堆叠芯片电源块机械故障
在为我们的设计采用体积更大的 TO 封装之前，可能值得在这些电源块之一上运行数字，看看我们是否可以在 PCB 占用空间和散热器尺寸上节省一些空间。问题？请随时在下面发表评论。
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