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MOS在控制器電路中的工作狀態(tài):開通過程(由截止到導(dǎo)通的過渡過程)、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程(由導(dǎo)通到截止的過渡過程)、截止狀態(tài)。MOS主要損耗也對應(yīng)這幾個狀態(tài),開關(guān)損耗(開通過程和關(guān)斷過程),導(dǎo)通損耗,截止損耗(漏電流引起的,這個忽略不計),還有雪崩能量損耗。只要把這些損耗控制在mos承受規(guī)格之內(nèi),mos即會正常工作,超出承受范圍,即發(fā)生損壞。而開關(guān)損耗往往大于導(dǎo)通狀態(tài)損耗,不同mos這個差距可能很大。
什么原因?qū)е驴刂菩」β薀o刷直流電機的MOS管被燒壞呢?若能夠提供詳細電路圖及各元器件的型號(比如MOS管型號等)更好,由于沒電路圖,下面對這部分設(shè)計MOS管燒壞常見的可能性故障進行分析,自己核對一下是否有相應(yīng)的問題。
一般幾種情況:
1. 啟動電流過大,未做任何保護
2. 上下橋臂直通,瞬間過電流
3. 死區(qū)時間過短,反電動勢導(dǎo)致反向擊穿
4. 硬件不確定故障,偶發(fā)現(xiàn)象
5. 控制算法是否有誤
6. 死區(qū)保護可能沒有做好,導(dǎo)致H橋的上下臂有直通的可能,可以用多通道示波器測量一下控制PWM信號,是否有上下臂同時導(dǎo)通可能。
1、電路圖中是否有續(xù)流二極管?因為電機屬于感性負載,其內(nèi)部具有線圈,當(dāng)MOS管關(guān)斷瞬間,很大的反向電動勢,與原電源電壓疊加產(chǎn)生高壓,從而擊穿管子。
增加該二極管是使線圈與二極管能夠形成回路,給反向電動勢續(xù)流,從而保護MOS管等控制器件,如下圖D1為電機續(xù)流二極管。
2、MOS管的選型是否合理?
①電機驅(qū)動瞬間電流比穩(wěn)定運行時電流(額定電流)要大5~8倍左右,因此MOS管的最大漏極電流應(yīng)選擇電機額定電流10倍以上,比如額定功率為0.5A的電機,MOS管最大漏極電流應(yīng)選擇5A以上,盡量選擇內(nèi)阻小的MOS管,其內(nèi)阻越小越好。
內(nèi)阻小,壓降小,管子功耗小,其發(fā)熱量就小。②MOS管的最大工作電壓是否滿足要求?選取管子的工作電壓應(yīng)比電機工作電壓大一倍,比如24V的電機,MOS管最大工作電壓應(yīng)選擇48V以上。
3、MOS管的驅(qū)動電壓是否符合要求?雖然MOS管導(dǎo)通驅(qū)動電壓3V~10V左右,但是VGS電壓一般6V~10V管子才能達到飽和。
若只用3.3V電壓驅(qū)動,雖然MOS管能夠?qū)ǎ莾?nèi)阻較大,并沒有達到飽和狀態(tài)。導(dǎo)致管子內(nèi)耗大,發(fā)熱量大而燒壞。如下圖為小功率MOS管2N7002驅(qū)動電壓VGS與漏極電流ID曲線圖,可以看出VGS>2V就開始有電流,管子導(dǎo)通,但是電壓高達5.5V左右管子才飽和。
4、MOS管控制端柵極串聯(lián)電阻是否過大?雖然MOS管屬于電壓控制型器件,但是該電阻不能省,串聯(lián)該電阻起到隔離保護作用(如上圖R1)。
若該電阻太大,因為MOS管會有結(jié)電容,管子太大充電速度慢,管子很長時間達不到飽和開通狀態(tài),從而過熱燒毀。該電阻阻值一般10k以內(nèi)即可。
若為正反轉(zhuǎn)控制電機驅(qū)動電路,如下圖4個二極管不能省,這4個二極管屬于電機線圈續(xù)流二極管,用于保護控制電路,若控制管使用的是MOS管,其內(nèi)部一般會有寄生二極管,不需要外接。
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