如何在直流驱动电机中实现更高的系统鲁棒性，第 3 部分：最小输入脉冲
扫描二维码
随时随地手机看文章
1.前言
我们们是否曾经在观看自己喜欢的节目时注意到画面模糊或部分冻结？我们认为这是由于刷新时间不正确造成的。
为了在半桥电源系统（例如直流驱动器）中正常运行，高端和低端功率器件的时序正确很重要。在看电视的情况下，时间故障只是令人讨厌。但在半桥动力系统中，高侧和低侧功率器件中的时序毛刺可能会中断预期的操作，甚至导致半桥功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 出现故障。
在为直流驱动器选择栅极驱动器时，为了实现更高的系统稳健性，需要考虑重要的设计细节。在本系列的第 1 部分（如何在直流驱动中实现更高的系统鲁棒性，第 1 部分：负电压） 讨论了开关节点 HS 引脚上的负电压尖峰，在本系列的第 2 部分（如何在直流驱动电机中实现更高的系统鲁棒性，第 2 部分：互锁和死区时间）我们讨论了输出互锁和死区时间。在本期文章中，我们将讨论最小输入脉冲抑制功能。
最小输入脉冲抑制可防止输出（LO 和 HO）响应小于允许的最小输入脉冲要求的脉冲宽度，从而防止驱动器输出响应窄尖峰或振铃，产生意外的驱动器输出脉冲，并使MOSFET 在不正确的时间开启。
2.如何抑制最小输入脉冲
由控制接地路径中流动的电流尖峰引起的驱动器输入信号上的电压尖峰和振铃是电机控制中的常见问题。图 1 显示了许多设计中存在的电路板布局走线接地路径。在许多情况下，不可能消除控制接地中电流流动的可能性，因此我们们需要一个强大的栅极驱动器来处理它们引起的瞬变。
图 1 中的红色箭头显示了硬开关操作期间的低侧导通：下降的 V DS电压在开关节点电容放电时产生电流尖峰。这个高 dI/dt 电流尖峰将流过接地路径并返回到输入电容。由于驱动器地 (COM) 通常靠近 MOSFET 源极连接，并且控制器在许多情况下连接到驱动器地，因此存在来自 MOSFET 源极 (COM) 和控制器的并联电流路径。这会导致显着的电流尖峰流入控制参考地。
图 1：来自接地电流的驱动器输入电压尖峰/振铃
在 MOSFET 源极和驱动器 / 控制器接地参考之间的路径上添加电感或电阻等高频阻抗可以减少流入控制器的电流，如图 2 所示。
图 2：用于降低控制接地电流的接地路径中的阻抗
重要的是，栅极驱动器具有能够承受电压尖峰的特性，以确保可靠运行并提高设计的稳健性。该UCC27710 驾驶员的最小输入脉冲特征防止LO和HO的输出作出响应，以缩小尖峰和振铃。如图 3 所示，该驱动器拒绝低到高脉冲和小于 40ns 的高到低脉冲，从而防止驱动器输入噪声导致功率 MOSFET 意外开启或关闭。
图 3：正负窄脉冲的 LO 和 HO 响应
让我们们看看减少驱动器输入上的接地电流电压尖峰的方法。我们们可以添加电阻或电感以减少控制接地中的电流。这种电阻或电感会产生高频阻抗。
图 4 显示了一个示例半桥驱动器和动力系统布局。我们们可以看到低侧 MOSFET 连接到大接地路径，驱动器输入连接到大接地路径。但是大地平面从电源到驱动器输入或控制不是连续的。
图 4：用于控制接地连接以限制电流尖峰的 MOSFET
如果控制地的 MOSFET 源具有比电源和控制平面更高的电感，则该路径中的电流尖峰将相对于大电源平面减小。图 4 中更窄的走线连接将导致更高的电感路径。
在本系列的第 2 部分（如何在直流驱动电机第2部分输出互锁和死区时间中实现更高的系统稳定性）中，我们提供了有关如何降低驱动器输入噪声的其他布局技巧。
在设计电机驱动器时，具有最小输入脉冲抑制的 TI 栅极驱动器可提供更高的系统稳健性。
下载文档
