【技术大神】智能电机控制系统应用之MOSFET的设计经验分享
在《智能电机控制系统应用之MOSFET的选型经验分享》一文中，笔者提到了采用MOSFET的选型经验，以及笔者自己的选型习惯。本文笔者将分享一些笔者关于三相全桥的分立器件的设计经验。
芯片的Datasheet中指出的开通关断时间是指带电阻性负载时开通关断的时间，而电机的等效模型是一个阻感负载。所以在选型结束后，首先要做的便是测试MOS管在实际负载下的开通和关断时间。CWDM3011P可以采用高边测试的方式去检测开通关断时间，CWDM3011N可以采用低边测试的方式去检测开通关断时间。
图1：高低边测试电路
笔者在测试导通时间的时候，用了上面两个简单的测试电路图来检测开通关断时间。其中（A）图是PMOS的高边驱动电路，（B）图是NMOS的低边驱动电路。这两个电路可以在洞洞板上简单地搭建出来，简单地评估下高低边在带电感负载下的开通和关断时间。
图2：CWDM3011P导通关断波形
图3：CWDM3011N导通关断波形
可以从图中可以看出CWDM3011P的导通关断时间在500ns左右，CWDM3011N的导通关断时间在300ns左右。为了防止上下桥臂在关断导通的过程中发生同时导通的情况，笔者习惯把PWM输出的互补死区设置为2us左右，因为Central的MOSFET开通关断时间性能比较突出，所以笔者在本项目中将死区时间的设定调整到1us。测试完电流输出波形，便可以着手原理图的设计了。
在小功率的应用场合下，一般采用6个分立的MOSFET器件作为驱动桥的桥臂，或者3片双MOSFET芯片。在这些芯片搭出来的电路中，三相全桥的桥臂一般有两种结构：
1）上桥臂采用P型MOSFET，下桥臂采用N型MOSFET；
2）上下桥臂均采用N型MOSFET。
下图是笔者设计的云台三相全桥原理图的其中一相电路，采用的是CWDM3011N与CWDM3011P。这样的好处在于可以省去预驱动电路，通过电阻和三极管，可以对MOSFET进行IO的直驱。
图4：三相全桥逆变的U相桥臂
图中，上桥臂用了CWDM3011P，下桥臂用了CWDM3011N。因为MOS管自带了续流二极管，所以电路设计的时候要注意不能将源极和漏极反过来。在前级驱动上，每个管子加入了一组互补三极管作为推挽输出，增强MOSFET门极电压的变化速度，提高门极驱动能力。
电流测量电路也是闭环控制的重中之重。精确的电流测量对产品的性能影响十分重大。在本例应用中，笔者采用下桥臂串联毫欧电阻的方式测量电流。在CWDM3011N的源极，笔者串联一个约为50mΩ的电阻（R10），电阻两端接入运放两端，加入直流电压偏置，输出的电压可以直接给到单片机用来测量电流。
笔者在考虑控制芯片的时候，选用了一块自带互补死区设置的MCU。在初始化的时候，直接可以将它初始化为控制三路CWDM3011P关断，三路CWDM3011N导通，在不工作的状态下也同样设置。这样的好处在于在带电插拔云台电机的接线时，除了流过很小的漏电流之外，不会在任意两相直接流入尖峰电流，能够支持热插拔。
最后总结一下MOSFET逆变电路的设计经验：
1）在选型结束后，一定要先测特定负载下MOSFET的导通/关断时间，以及导通/关断的电流波形。
2）设计合理的驱动MOSFET方式（电阻直驱/预驱动芯片）是第二步需考虑的问题。
3）第三步要考虑的便是流过MOSFET的电流测量方式（电阻测量/霍尔元件测量）。
做完了这三步，MOSFET的原理图设计才是一个合理设计方案。
以上就是笔者关于MOSFET的应用分享，欢迎各路大神一起讨论交流，不足之处还望指正。
作者：坚栋
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ROHM（罗姆）电机驱动器选型指南（中文）
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型号- RQ3L090GN,BD63130AFM,SH8MA2,BD16938AEFV-C,BU6821G,BD64350MUV,BD6981FVM,BD6231HFP,R6009JND3,R6020JNJ,SH8MA4,SH8MA3,BM63574S-VA,BD63282EFV,BM63574S-VC,BD68620EFV,R6025JNZ,R6025JNX,R60XXJNJ,BD6212FP,BD6231F,BD61243FV,BM6243FS,RGS30TSX2D,RGTXTM65D,BD63242EFV,BD16912EFV-C,BD69060GFT,HP8M51,RGS50NL65D,GMR,RQ7L055BG,BD6758KN,QH8MA2,QH8MA4,QH8MA3,BD63725BEFV,RJ1G12BGN,RGTXXTS65D,RGT40TS65D,BD6230F,BD6961F,BD65492MUV,RGTXXBM65D,BM62351MUV,BM62380MUV,BD62130AEFJ,BU24038GW,RGT50TM65D,BD62220AEFV,BD6968FVM,RD3P200SN,RS1G180GN,BD16852EFV-C,R6007JNJ,RJ1P12BBD,AG087DGD3,RGT50NS65D,SH8MC5,RGS60TS65D,RGS00TS65D,RGS00TS65E,BD63576NUX,BM6244FS,R6042JNZ4,RSJ301N10,RGT40TM65D,HP8M31,RMS338NA-005,R6018JNX,BD6995FV,BD63511EFV,SH8MB5,R6030JNZ,RF4L070BG,R6030JNX,R6070JNZ4,BD63007MUV,BM63577S-VA,RGT20NL65D,R6007JNX,RQ3G100GN,BD67891MUV,BM64378S-VA,BD63800MUF-C,BM63577S-VC,BD63720AEFV,RGS60NL65D,BD6380EFV,R6009JNX,R6020JNZ4,R6009JNJ,BD6422EFV,BM6249FS,RGS30NL65D,RQ3G150GN,BM63575S-VC,BD6211F,BM6241FS,RGT30TM65D,BM63575S-VA,BD68710EFV,R6004JNJ,BD63521EFV,BD63030EKV-C,BD63035EFV-M,BD6385EFV,R6030JNZ4,RX3G18BBG,BD6232HFP,BD6982FVM,RS1P600BE,RMS335ND-007,BM65364S-VA,BD16939AEFV-C,BM65364S-VC,RS1L180GN,BD63710AEFV,RX3G07BBG,QH8KA2,QH8KA1,BD16950EFV-C,RMS338ND-003,QH8KA3,BD6965NUX,BD69830FV,BD63001AMUV,BD6222FP,BD6210F,RF4G100BG,RGT,RGS,BD6964FVM,BD6389FM,BD63005AMUV,UT6KC5,RSJ650N10,BD63003MUV,BD63520AEFV,BU6823G,RGSXXNL65D,BM63375S-VA,BD63940EFV,BD61248NUX,BM64377S-VA,BM63375S-VC,BD6232FP,QH8MB5,RQ7G080BG,RGT00TS65D,BD6964F,BD65499MUV,RGS80TSX2D,BD6221F,BM6242FS,R6006JND3,BD63620AEFV,BD63150AFM,RS1L120GN,BD16805FV-M,R60XXJNX,R60XXJNZ,BD6376GUL,BD6423EFV,AG073DGS4,BD62110AEFJ,BU24020GU,RGS40NL65D,RGTXNL65D,RGSXXTS65D,RGSXXTS65E,RD3XXXXBG,BD6210HFP,RD3P08BBD,RGT16BM65D,RGT16TM65D,BD63524AEFV,QH8MC5,BD63730EFV,R6020JNX,R6020JNZ,BD65494MUV,BD63801EFV,BD62017AFS,BD6220F,BD63525AEFV,BD67173NUX,BD6736FV,RX3L18BBG,BD63251MUV,BU24033GW,BD63572MUV,BD6211HFP,BD63002AMUV,SH8K41,BD2310G,BM6247FS,BD63565EFV,RF4XXXXBG,UT6KB5,BD6381EFV,BD63731EFV,R60XXJND3,LTR18,RQ7XXXXBG,RGT20TM65D,RGT8NS65D,BU69090NUX,BD68720EFV,RGT40NL65D,BD63573NUV,BD61251FV,AG070DGS4,BD6222HFP,BD62210AEFV,SH8K39,R6004JND3,LTR10,RGT30NS65D,BM64070MUV,BD65496MUV,BD68715EFV,BD6382EFV,RD3G07BBG,RQ3XXGN,BU6909AGFT,BD16860AEKV-C,RGT16NL65D,BD63960EFV,RGS50TSX2D,RJ1G08CGN,BD62120AEFJ,BD65491FW,BD63715AEFV,BD63910MUV,R6004JNX,RD3L07BBG,QH8KB5,BM6248FS,BD65491FV,BD69730FV,QH8KB6,R6025JNZ4,BD62018AFS,BD63610AEFV,RX3L07BBG,RS1XXXXGN,AG004DGD3,BD63510AEFV,RGT40NS65D,RGTXXNS65D,BM64300MUV-EVK-001,BD62321HFP,BD6387EFV,RMS118NA-009,BD63015EFV,BM64300MUV,R6007JND3,RMS332ND-010,QH8KC6,QH8KC5,SH8K52,QS8M51,BM63374S-VA,BM63374S-VC,RGT80TS65D,UT6MA2,BD6962FVM,SH8KA4,BD6373GW,BD61245EFV,SH8KA2,SH8KA1,BD68610EFV,SH8KA7,GMR320,RGT50TS65D,LTR100,RGSX5TS65E,RGT30NL65D,RJ1L06CGN,SH8M41,R6050JNZ,BU24035GW,R6006JNX,R6018JNJ,RGSX5TS65D,BM6245FS,BD6237FM,RMS308NA-008,RGS80TS65D,QSBM51,BM63573S-VC,R6012JNX,BD62221MUV,BD6425EFV,RGT8TM65D,HP8MA2,BD62105AFVM,QS8M31,BD6212HFP,LTR50,RGSXXTSX2D,BD6971FV,BM64350MUV,BM64374S-VA,BU24036MWV,SH8M31,RMS318ND-002,BM63573S-VA,RGT8BM65D,BD6226FP,BD63920MUV,RD3G03BBG,BD60223FP,RMS332SD-012,BD63241FV,RMS332SD-011,RGT8NL65D,SH8KC6,RS1G300GN,RS1G120MN,GMR50,R6050JNZ4,LTR,BM63377S-VC,RSJXXXN10,BM64375S-VA,BM63377S-VA,GMR100,RGT60TS65D,BD6735FV,QH8K51,SH8KC7,RGT16NS65D,RGT20NS65D,BD63006MUV,BD6236FP,BM6246FS,R6012JNJ,BD6236FM,RJ1L12BGN,BM62300MUV,AG086DGD3,BD2320EFJ-LA,RJ1XXXXGN,SH8K26,RD3L03BBG,BH6766FVM,BD6383EFV,QSBM31,BM62350MUV,R6006JNJ,R60XXJNＸ,RGT50NL65D,BM63373S-VA,BD6967FVM,BM63373S-VC,BD64220EFV,SH8KB7,SH8KB6,BD63740FM,BD6326ANUX,R60XXJNZ4,SH8M51,BD69740FV,BD6753KV,BD6225FP,SH8K12,BD63860EFV,SH8K11,RX3XXXXBG,BD61250MUV
研讨会2024功率器件新技术研讨会
描述- 11月21日在线直播，带来低导通电阻的功率MOS、集成驱动的GaN IC、IGBT新技术、用于电机驱动/BMS/移动储能的SGT MOS、高压车规SiC功率MOS、国产车规IGBT模块等功率器件新产品新技术，点击了解报名
议题- 降低20%导通电阻的功率MOS | 集成驱动的GaN IC | 沟槽栅场截止型IGBT新技术 | 适用于电机驱动/BMS/移动储能等应用SGT MOSFET | 1700V SiC功率MOS | 国产50A IPM模块 | 高可靠国产车规IGBT模块 | ROHM——专注功率，电源和模拟技术的全球知名半导体厂商 | EPC——基于氮化镓（GaN）功率管理器件的领先供应商 | 致力于功率器件和智能传感器技术的专业半导体厂商——瑶芯微（ALKAIDSEMI） | 中国半导体功率器件十强企业：扬杰科技（YANGJIE） | 致力于成为双碳时代功率半导体中国领跑者——阿基米德半导体（Archimedes） | 中国领先的碳化硅（SiC）半导体和芯片解决方案提供商——瞻芯电子（InventChip） | 专业从事电源管理、电机驱动、微控制器、传感器的集成电路和系统方案的设计与开发——华润微电子（CRM ICBG ） | Kyocera（京瓷）——全球领先的材料与电子元件制造商 | Shindengen（新电元）——“桥王”，整流桥全球份额占比约40% | 中国半导体功率器件十强的主板上市企业——新洁能（NCEPOWER） | 国内首家抗负压能力可达-40V/600ns的电机驱动（HVIC）制造商——数明半导体 | 国内领先的半导体分立器件整合制造商 (IDM) —— 捷捷微电(JieJie Microelectronics） | 国产一站式电路保护解决方案专家——硕凯（SOCAY） |
活动 发布时间 : 2024-10-12
无刷直流电机高压变频驱动智能功率模块HL990x系列，内部集成快恢复超结功率MOSFET
Halo Microelectronics推出HL990x（HL9901和HL9904）系列三相全桥智能功率模块（IPM）。这些智能功率模块旨在简化高压无刷直流电机逆变驱动器的开发和生产过程，并在效率和性能上具有重大提升；该系列在一个紧凑的小外形封装中集成了六个高压N-MOSFET及驱动电路。
产品 发布时间 : 2024-10-22
技术分享 | 功率MOSFET雪崩特性
MOSFET的雪崩主要涉及在特定条件下（如高电压或大电流），其内部通过碰撞电离产生更多的电子-空穴对，导致电流急剧增加，对器件的性能造成影响。雪崩特性是MOSFET在设计和应用中需要考虑的重要参数，因为它直接关系到器件的安全运行和可靠性。本文中瑶芯微来为大家介绍功率MOSFET雪崩特性，希望对各位工程师朋友有所帮助。
技术探讨 发布时间 : 2024-09-04
【产品】1200V/100A七管封装功率IGBT模块，采用英飞凌第四代IGBT芯片技术
flow7PACK 2是Vincotech推出的一款具有优异电磁兼容性能，采用低电感flow 2封装的功率模块。
新产品 发布时间 : 2017-09-27
瑶芯AK2G4N008GAM-A MOSFET：典型导通电阻仅0.64mΩ，高效FOM值，EPS电机驱动的理想选择
传统EPS系统在使用MOS桥驱动电路时面临诸多挑战，如依赖进口产品导致成本高昂和供应链不稳定，或使用传统MOSFET在高功率、高效率应用中无法提供足够的电压和电流安全边际等。瑶芯N-channel SGT MOSFET AK2G4N008GAM-A低阻值，高效FOM值，是更理想的选择。
应用方案 发布时间 : 2024-10-14
【技术大神】智能电机控制系统应用之MOSFET的选型经验分享
本文结合central的MOSFET管CWDM3011N和CWDM3011P应用，分享了一些自己在选型上积累的经验。
设计经验 发布时间 : 2017-01-13
瑶芯AK2G4N010TAM-A系列：超低1.05mΩ导通电阻SGT MOSFET，助力中大功率电机应用节能提效
用于电机控制系统的SGT MOSFET不仅要电气特性稳定，还要能够优化电池管理，延长电机使用寿命，同时也要具有节能、高效的特性。瑶芯AK2G4N010TAM-A系列既能满足功率控制的要求，同时提高系统整体性能和可靠性。
应用方案 发布时间 : 2024-10-14
电子商城
品牌：Central Semiconductor
品类：Surface mount-MOSFET
价格：￥0.7919
现货： 16,000
品牌：Central Semiconductor
品类：Surface mount MOSFET
价格：￥2.0787
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品类：Surface mount-MOSFET
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现货： 200
品牌：Central Semiconductor
品类：Surface mount MOSFET
价格：￥1.7323
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现货市场
服务
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
可定制UV胶的粘度范围：150~25000cps，粘接材料：金属，塑料PCB，玻璃，陶瓷等；固化方式：UV固化；双固化，产品通过ISO9001:2008及ISO14000等认证。
最小起订量： 1支 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
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