如果您不熟悉電機驅動(dòng)器系統，并且想知道外部 MOSFET 架構與集成 MOSFET 架構的含義，那么您已經(jīng)找到了所需的常見(jiàn)問(wèn)題解答頁(yè)面！即使是經(jīng)驗豐富的電機系統設計人員，許多人也經(jīng)常不知道要為給定系統選擇哪種 MOSFET 架構。在這個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題解答中，我將向您介紹功率 MOSFET 的兩種架構。雖然此常見(jiàn)問(wèn)題解答涉及三相 BLDC 系統，但其中的概念可輕松擴展到不同類(lèi)型的直流電機系統，例如單相 BLDC 電機、有刷直流電機或步進(jìn)電機。
圖 1：典型的無(wú)傳感器 BLDC 電機系統
圖 1 顯示了典型的無(wú)傳感器 BLDC 電機系統。以藍色突出顯示的元件通常是柵極驅動(dòng)器集成電路 (IC) 的一部分，其中功率 MOSFET 位于電路板上 IC 的外部。當柵極驅動(dòng)器 IC 也包括以紅色突出顯示的元件時(shí)，IC 稱(chēng)為電機驅動(dòng)器或集成式 FET 驅動(dòng)器。以綠色突出顯示的元件是電機控制器的一部分。我們將重點(diǎn)討論柵極驅動(dòng)器和電機驅動(dòng)器架構。
柵極驅動(dòng)器架構：通過(guò)選擇不同的 MOSFET 來(lái)擴展功率等級，基于外部 MOSFET 的架構使系統設計人員能夠靈活地為各種應用使用相同的驅動(dòng)器和控制設計。通常，具有較高額定電流的 MOSFET 具有較大的封裝尺寸，從而適應 MOSFET 的較低 R(ON) 并提供更好的熱性能。系統設計人員可以根據系統性能要求選擇不同的 MOSFET，并相應地優(yōu)化電路板尺寸。由于 MOSFET 可以放置在電路板上的較遠位置，柵極驅動(dòng)器架構通常提供更好的熱性能�；跂艠O驅動(dòng)器的架構的一個(gè)缺點(diǎn)是電路板設計很復雜，這是由于電路板上放置了 6 個(gè) MOSFET（用于三相 BLDC 系統）。為了實(shí)現更低的 EMI 和噪聲等系統性能目標，系統設計人員還需考慮柵極驅動(dòng)器 IC 中的 MOSFET 位置。由于電路板上的元件數量較多，柵極驅動(dòng)器系統比相同功率和電壓等級的電機驅動(dòng)器解決方案要大得多。 柵極驅動(dòng)器板的一個(gè)示例是 DRV8304 EVM，這是一個(gè)旨在提供 15A 電流的 40V BLDC 系統。EVM 電路板尺寸為 61mm x 56mm（3233 平方毫米）。與柵極驅動(dòng)器 IC 相比，6 個(gè) MOSFET 在電路板上占據 2.5 倍的面積！
圖 2：DRV8304 EVM 電路板
電機驅動(dòng)器架構：基于集成 MOSFET 的架構可簡(jiǎn)化系統板設計，并且與柵極驅動(dòng)器系統相比，解決方案尺寸要小得多。電機驅動(dòng)器系統還可縮短設計周期，因為系統設計人員無(wú)需考慮優(yōu)化 MOSFET 柵極驅動(dòng)的技術(shù)來(lái)降低 EMI、噪聲或熱性能。電機驅動(dòng)器 IC 開(kāi)發(fā)人員在設計 IC 時(shí)，已經(jīng)考慮到這些問(wèn)題！典型的電機驅動(dòng)器 IC 可提供 1A 至 10A 的電機電流。由于 6 個(gè) MOSFET 集成在一個(gè)小型封裝中（通常小于 10x10mm），電機驅動(dòng)器 IC 的熱性能往往較差。設計人員需要選擇具有較低 FET R(ON) 的電機驅動(dòng)器 IC，以滿(mǎn)足其系統熱性能要求。根據經(jīng)驗，大約在功率等級高于 70-80W 時(shí)，系統設計人員開(kāi)始從基于電機驅動(dòng)器的架構改用基于柵極驅動(dòng)器的架構，以便實(shí)現更好的熱性能和電力輸送性能。TI 全新的 BLDC 電機驅動(dòng)器 DRV8316 集成了 6 個(gè) 50mΩ MOSFET，適用于三相 BLDC 系統。DRV8316 EVM 板的尺寸為 19.8mm x 16mm（317 平方毫米），它比尺寸大 10 倍的 DRV8304 板具有相同的電機電壓等級！
圖 3：DRV8316 EVM 電路板
總的來(lái)說(shuō)，基于柵極驅動(dòng)器架構的系統靈活，但體積更大，而且設計復雜�；陔姍C驅動(dòng)器架構的系統簡(jiǎn)單、小巧，可縮短設計周期，但可能無(wú)法滿(mǎn)足系統的所有熱性能要求。在低功耗應用中，最好使用電機驅動(dòng)器架構，尤其是全新的 DRV8316，它能夠在僅 35 平方毫米的封裝尺寸下提供高達70W的功率。 |
