合适的 RC 缓冲器设计
当通过外部功率 MOSFET 切换高电流以使 BLDC 电机换向时、可能会发生振铃、从而导致电磁干扰(EMI)、电路抖动、过度功率耗散和组件过应力等问题。 这通常是由于印刷电路板(PCB)中的寄生电感和电容、尤其是高侧和低侧 MOSFET 之间的高载流相位网中的寄生电感和电容。 电感器和电容器构成电感器-电容器(L-C)回路、从而在开关事件期间产生谐振。
图1–由于 L-C 谐振、电机相位输出端出现振铃
为了减轻相位输出端的振铃效应，可以使用一个简单的电阻-电容(R-C)缓冲电路来“缓冲”或抑制振荡。 通过消除振荡、可降低电压过载、从而降低潜在的 EMI 并延长 MOSFET 的使用寿命。 R-C 缓冲器尽可能靠近每个 MOSFET 的漏极和源极连接并联。
图2–RC 缓冲器
为了计算 R-C 缓冲电路的电阻器(Rsnub)和电容器(Csnub)值，我们将使用 一个7步过程 来改变 MOSFET 振铃的谐振频率，从而计算电路的寄生电容(C0)和电感(L)。 这些值已知后、将用于导出 R-C 缓冲器的值。 显示的示例使用 DRV8343-Q1 EVM CSD18540Q5B MOSFET (Qgd = 6.8nC)旁边的 RC 缓冲器。
图3–测量不带 RC 缓冲器的 VDS 振铃
图4–在 C0 = 100pF 的情况下测量 F1的 VDS 振铃
图5–使用计算得出的 RC 缓冲器值来抑制 MOSFET 振铃
图5显示了计算得出的 R-C 缓冲器值的尖峰降低和阻尼效应。 您可以通过改变 Csnub 值来调高或调低振铃。 Csnub 的较大值进一步降低了电压尖峰振幅、但会增加 Rsnub 中的功率损耗。
或者、您可以通过降低 Csnub 来降低 Rsnub 中的功率耗散、但振铃会增加。 您必须在可接受的电压环振幅和 Rsnub 损耗之间进行权衡。
如果 VDS 开关事件在缓冲掉振铃效应后出现正或负电压瞬态、则可以降低进入 MOSFET 栅极的拉电流或来自 MOSFET 栅极的灌电流。 这将增加 MOSFET 开关的上升和下降时间并减少最大瞬态尖峰。 在关闭 MOSFET 时、务必监控负电压瞬变、使其不超过栅极驱动器器件的任何最大负瞬态规格。
