简化有刷直流电机的栅极驱动器设计

我们是否正在寻找驱动简单的有刷直流电机？我们是否需要使用分立的 MOSFET 来驱动大量电流通过一个巨大的有刷电机而几乎没有时间进行开发？

当我们使用现成的栅极驱动器时，我们总是会看到如图 1 所示的图表：只需选择两个电阻器，（理论上）就可以使用了。

图 1：假设的栅极驱动器原理图

只有一个问题：图 1 不起作用。当半桥拉高时，低端 FET 将打开，我们需要将低端 FET 栅极保持在低电平以防止击穿和损坏。相反，我们最终会使用图 2 之类的东西来使电路正常工作，但是我们仍然必须减慢半桥上升时间。由于开关时间长，FET 会发热。因此，如果不添加其他组件，我们将无法真正做出任何改进。

图 2：实际的栅极驱动器原理图

在我看来，整个过程中最糟糕的部分是试错电阻选择。当我们必须继续焊接和拆焊电阻器时，它确实会减慢整个设计的速度。（尽管我个人喜欢焊接和实验室测试。）必须在每个之间进行电路板修改非常令人沮丧。单身的。测试。

正确的栅极驱动器确实可以使电机更容易旋转。如果我们选择正确的选项，它可以消除我所描述的问题。我们在 TI 称之为“IDRIVE/TDRIVE”的特殊栅极驱动架构可以帮助解决我们的问题。该架构被称为 IDRIVE/TDRIVE，因为这些是主要参数：I DRIVE是栅极驱动电流，t DRIVE是 I DRIVE处于活动状态的时间。

图 3：IDRIVE/TDRIVE 门极电流（教训：不要让工程师命名）

驱动器无需外部栅极电阻器来限制栅极驱动电流，而是可以在内部控制栅极电流。我们可以通过简单地使用引脚或通过串行外围接口 (SPI) 寄存器来设置栅极驱动电流，具体取决于器件。我们会在数据表上看到零栅极电阻器（如图 4 所示），因为没有它们，器件也能正常运行。

图 4：IDRIVE/TDRIVE 实际原理图

没有栅极电阻器的最大优势之一是栅极驱动器可以在 FET 栅极上施加强下拉。当高侧 FET 开启且相位节点向上摆动时，低侧 FET 栅漏电容 C GD会将相位节点上升沿耦合到 FET 栅极。在图 1 中，栅极驱动器在保持栅极下拉的能力方面受到限制。在图 3 中，这种新的栅极驱动架构可以对低侧栅极施加强下拉，同时在我们想要打开或关闭 FET 时仍允许更温和的栅极充电/放电电流。

如果栅极驱动电流在引脚上可调，则可以通过使用单个电阻器或通过数模转换器 (DAC) 强制施加电压来对其进行修改。如果可以通过 SPI 调节，你可以写一个寄存器来改变电流。IDRIVE/TDRIVE 允许我们随时修改栅极驱动电流，即使在我们驱动电机时也可以随时修改。

IDRIVE/TDRIVE 可以轻松地在系统中试验栅极驱动电流，而无需在试验之间拆焊多个无源元件。下面的图 5 显示了DRV8701在不同栅极驱动电流设置下的一些曲线图。

IDRIVE/TDRIVE 架构目前可用于多种设备：

· DRV8701单刷直流电机栅极驱动器。

· DRV8711双刷直流电机或步进栅极驱动器。

· DRV8308无刷直流电机栅极驱动器。

图 5： DRV8701评估模块上的 IDRIVE/TDRIVE 栅极驱动设置和相关上升时间

因此，请继续跳过电机驱动器栅极驱动设计中的挫折，并查看 IDRIVE/TDRIVE 架构。花更少的时间处理我们的 MOSFET，而花更多的时间旋转我们的电机！要了解有关增强功率 MOSFET 背后的理论和方法、如何在 TI 电机栅极驱动器中实现 IDRIVE 和 TDRIVE 功能以及系统级优势的更多信息，请下载应用说明。