电动车无刷电机控制器工作原理的介绍、MOSFET功 率损耗电动车无刷电机控制器工作原理的介绍、MOSFET功 率损耗
电动车无刷电机控制器工作原理的介绍
2009-06-05 10:08
电动车无刷电机控制器工作原理的介绍、MOSFET功
率损耗
1. 引言由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点,已经被广泛
地应用在电动车的控制器里。但是如果设计和使用不当,会经常损坏MOSFET,
而且一旦损坏后MOSFET的漏源极短路,晶囿通常会被烧得很严重,大部 ... 1. 引言
由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点,已经被广泛地应用在
电动车...
电动车无刷电机控制器工作原理的介绍、MOSFET功 率损耗
电动车无刷电机控制器工作原理的介绍
2009-06-05 10:08
电动车无刷电机控制器工作原理的介绍、MOSFET功
率损耗
1. 引言由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点,已经被广泛
地应用在电动车的控制器里。但是如果设计和使用不当,会经常损坏MOSFET,
而且一旦损坏后MOSFET的漏源极短路,晶囿通常会被烧得很严重,大部 ... 1. 引言
由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点,已经被广泛地应用在
电动车的控制器里。但是如果设计和使用不当,会经常损坏MOSFET,而且一
旦损坏后MOSFET的漏源极短路,晶囿通常会被烧得很严重,大部分用户无法
准确分析造成MOSFET损坏的原因。所以在设计阶段,有关MOSFET的可靠性
设计是致关重要的。
MOSFET通常的损坏模式包括:过流、过压、雪崩击穿、超出安全工作区等。
但这些原因导致的损坏最终都是因为晶囿温度过高而损坏,所以在设计控制器
时,热设计是非常重要的。MOSFET的结点温度必须经过计算,确保在使用过
程中MOSFET结点温度不会超过其最大允许值。
2. 无刷电机控制器简介
由于无刷电机具有高扭矩、长寿命、低噪声等优点,已在各领域中得到了广泛应
用,其工作原理也已被大家广为熟知,这里不再详述。国内电动车电机控制器通
常工作方式为三相六步,功率级原理图如图1所示,其中Q1, Q2为A相上管
及下管;Q3, Q4为B相上管及下管;Q5, Q6为C相上管及下管。MOSFET全
部使用AOT430。 MOSFET工作在两两导通方式,导通顺序为
Q1Q4?Q1Q6?Q3Q6?Q3Q2?Q5Q2?Q5Q4?Q1Q4,控制器的输出通过
调整上桥PWM脉宽实现,PWM频率一般设置为18KHz以上。
当电机及控制器工作在某一相时，假设B相上管Q3和C相下管Q6，,在每一
个PWM周期内,有两种工作状态:
状态1: Q3和Q6导通, 电流I1经Q3、电机线圀L、Q6、电流检测电阻Rs流
入地。
状态2: Q3关断, Q6导通, 电流I2流经电机线圀L、Q6、Q4,
此状态称为续流状态。在状态2中,如果Q4导通,则称控制器为同步整流方式。如果Q4关断,I2靠Q4体二极管流通,则称为非同步整流工作方式。
流经电机线圀L的电流I1和I2之和称为控制器相电流,流经电流检测电阻Rs
的平均电流I1称为控制器的线电流,所以控制器的相电流要比控制器的线电流
要大。
3. 功耗计算
控制器MOSFET的功率损耗随着电机负载的加大而增加,当电机堵转时,控制
器的MOSFET损耗达到最大，假设控制器为全输出时，。为了分析方便,我们
假设电机堵转时B相上管工作在PWM模式下,C相下管一直导通,B相下管为
同步整流工作方式，见图1，。电机堵转时的波形如图2-图5所示。
功率损耗计算如下:
3.1 B相上管功率损耗:
3.1.1 B相上管开通损耗(t1-t2),见图2;
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