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[参考译文] CSD19532Q5B：适用于电磁阀的 MOSFET 选型(峰值能耗为40W)

admin
Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC57108, UCC27614, CSD19532Q5B, CSD18543Q3A, CSD18541F5, UCC27531, CSD19538Q3A
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1395678/csd19532q5b-the-most-suitable-mosfet-selection-for-solenoid-consuming-40w-peak-energy

器件型号：CSD19532Q5B
主题中讨论的其他器件： CSD18543Q3A、 CSD18541F5、 UCC27531、UCC27614、UCC57108、 CSD19538Q3A

工具与软件：

大家好！

系统电源电压48V；

我们正在研究机器人传动器系列。

我们使用电磁阀作为制动机制。 它使机械臂能够在断电时保持其位置。

此电磁阀工作电压为48伏。 它的内部电阻为62欧姆。 它的消耗电流为0.8A。 我们可以说约为40W。 但在该值下允许短期使用。

当没有能量时、冲程位于外部以锁定电机。

当提供能量时、48V 电压会反向并允许电机工作。

这意味着、螺线管在系统工作时会持续馈入能量。

在牵引第一个舌片时、可以在非常短的时间内提供48V 电压作为峰值。

可能大约1/4秒。

但是、如果连续提供这种能量、则能量会稍后加热、并在4-5秒后中断。

当冲程在机构内部时、它可以用较低的电压保持它。 它只需要在第一次回拉时使用48V 电压。 然后可以用5伏电压给它供电、以使行程保持在缩回位置。

简而言之、我们需要一个具有通过 PWM 馈送驱动器的 MOSFET。 普通的晶体管会导致 PWM 严重的能量损失。

如果没有此类产品、您可以推荐哪种产品和哪种配置？

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好、Alev

    感谢您关注 TI FET。 我不熟悉电磁阀驱动要求。 您能否详细介绍一下如何使用 FET 驱动螺线管？ FET 接地是以接地为基准(即源极接地且漏极连接到螺线管)还是悬空(漏极连接到电源、源极连接到螺线管)？ 对于48V、您至少需要使用60V FET。 TI 的 FET 产品线不生产任何具有集成驱动器的器件。 栅极驱动器需要位于外部。 TI 确实提供多种配置的栅极驱动器以及集成式螺线管驱动器。 您可以在下面的链接中找到更多信息。 我期待您的答复。

    https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/overview.html?keyMatch=gate%20driver&tisearch=search-everything

    https://www.ti.com/motor-drivers/solenoid/overview.html?keyMatch=solenoid%20driver&tisearch=search-everything

    此致、

    约翰·华莱士

    TI FET 应用

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好、John；

    实际上、H 桥具有内部快速二极管来在两个方向上驱动螺线管也能发挥作用。 我不知道、德州仪器(TI)是否有这样的产品？

    或者为步进电机生产的48V DRV 驱动器能否实现这一目的？

    但我们需要一个 MOSFET 和一个驱动器来驱动至少一个方向。

    您能否建议我们使用一个栅极驱动器(我不知道是否有单个)、我们可以直接将其与 CSD19532Q5B 和包括微控制器引脚连接在内的示例原理图配置配合使用？

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    感谢您提供最新信息。 CSD19532Q5B 是一款采用5x6mm SON 封装的100V FET。 它是最低导通电阻、采用此封装的100V 器件、性能和成本可能高于您的要求。 此外、所有 TI 的80V 和100V FET 都需要最低 VGS >= 6V。  由于电流仅为0.8A、FET 中的导通损耗非常小、可能可以使用具有更高 RDS (ON)的低成本 FET。

    作为替代方案、我推荐采用3.3x3.3mm SON 封装的 CSD18543Q3A 60V N 沟道 FET。 成本更低且更小的替代方案是采用 F5 FemtoFET 封装的 CSD18541F5 60V N 沟道 FET。 PWM 频率是多少？ CSD18541F5具有1.2kΩ 内部栅极电阻、可限制其开关频率。 如下面的链接所示、TI 生产许多单个低侧驱动器。 我只对 FET 负责。 我可以将该线程重新分配给栅极驱动器应用团队、以帮助您进行选择。

    您的另一个替代产品是具有集成 FET 的 DRV 型驱动器。 这些产品属于不同的应用团队。 请告诉我您希望如何继续、我会将此线程重新分配给相应的应用程序团队。

    https://www.ti.com/power-management/gate-drivers/low-side-drivers/products.html#480=1%3B1&sort=1130;asc&

    谢谢！

    John

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好、John；

    您能否为 CSD19532Q5B 和 CSD18543Q3A 推荐一款驱动器？

    我们可以同时使用这两者。 这些产品是否有单一的驱动程序？

    谢谢...

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    我将把该线程重新分配给栅极驱动器应用团队、以便获得建议。

    谢谢！

    John

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好、John；

    我还要补充一点、对于原理图中的 D1超快二极管、考虑到电流、如果使用 CSD19532Q5B、您建议使用哪种规格？

    谢谢...

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    是一名栅极驱动器应用工程师。 看起来您需要一个低侧栅极驱动器、我看到您使用的是48V 电源；但是、我们的产品系列中没有任何支持该高电压的低侧栅极驱动器。 我们性能最高的 VDD 低侧驱动器是 UCC27531、它 支持的最大值为35V、我们的新一代驱动器 UCC27614和 UCC57108 支持的 最大值为30V。 您是否计划为栅极驱动器实施单独的电压线？

    谢谢！
    Rubas

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Rubas：

    我们还具有8V 电源电压。 那么、我们如何将 CSD19532Q5B MOSFET 电路与 UCC27614栅极驱动器配合使用？

    您能否为我们提供包含推荐电阻器和电容器值的原理图？ 我们正在为大批量大规模生产做准备。

    谢谢。

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    如果您有一个8V 电源、那么我会推荐 UCC27614。 我们强烈强调 将 VDD 旁路电容器 尽可能靠近驱动器放置。 如果可能、最好使用两个单独的旁路电容器。 这些电容器的典型值为0.1uF 和1uF、其中0.1uF 电容器更靠近驱动器(1uF 电容器也应更靠近驱动器)。

    接下来、我们建议在输入引脚上放置一个小型 RC 滤波器。 即使您不预见噪声、也建议 始终在布局中使用这些组件的封装。 如果要使用使能引脚、则建议为该引脚使用另一个 RC 滤波器。 如果您不打算使用它、那么我们建议使用10k 电阻器将其上拉至 VDD。

    接下来看输出侧、我们建议为 栅极电阻器留出空间。 这样、在测试时更容易更换不同的电阻值。 通常需要更快的关断速度、因此   也建议使用反并联二极管。 您可以在本 常见问题解答中阅读有关该函数的更多信息。 我们还建议使用至少10k 的栅源电阻器、但我看到您之前发送的原理图(R2)中已经具有该值。

    如果您认为系统中可能存在可能损坏驱动器的输出瞬变、您可以在输出端添加钳位二极管。 您可以在本 常见问题解答中阅读相关内容。

    如果您有任何问题、敬请告知。

    谢谢！
    Rubas

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    我有几个问题；

    a)​​对于从 MCU 到 UCC27614驱动器输入引脚的线路上的 RC 滤波器、您建议采用哪些值？ MCU 输出引脚->驱动器 IN+引脚

    b)有时驱动器由单个 PWM 输出(IN+)驱动、有时还使用两个 PWM 输出(IN+和 IN-)驱动。 是否可以通过两种方式驱动此驱动器？ 实际上、我们更喜欢使用单个 PWM (IN+)信号来驱动它。

    C) UCC27614产品不需要自举电容器？ 为什么？

    d)您是否对随附图片中从栅极驱动器到 MOSFET 的线路有其他建议？

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    对于输入滤波器值、我建议使用10到100欧姆之间的电阻器值和10到200 pF 之间的电容器值。 作为参考、我们的 EVM 使用49.9欧姆和10pF。

    如果您使用 DSG 封装、则可以选择使用 IN+或 IN-。 如果您仅使用 IN+、则应将 IN-连接到 GND。 如果您仅使用 IN-、则应将 IN+与 VDD 相连。

    需要使用自举电容器来驱动高侧 FET (浮动源极)。 在这种情况下、FET 用于低侧应用(接地源)、因此不需要自举电容器。 但是、在所有情况下都需要 VDD 旁路电容器。

    输出线看起来很好。

    谢谢！
    Rubas

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    你好、鲁巴斯；

    您之前尊敬的 John、他在之前告诉过我们有关 CSD18543Q3A 产品的信息。 这是一个60V 晶体管。

    我想就这个问题提出几个问题；

    a)是否可以使用与 UCC27614相同的原理图驱动 CSD18543Q3A 产品？ 而不对任何电气元件进行任何更改？

    B)由于驱动螺线管、因此考虑使用超快1A 二极管来保护螺线管免受反向电流的影响。 在本例中、您是否认为使用100V 而不是60V 晶体管来保护晶体管免受反向电流的影响会更有用？

    c)使用48V 电压瞬间驱动螺线管(大约1/4秒)、在第一次打开时将其行程拉回。 这是毫不费力地收回行程所需的能量。 然后、平均5V 的能量足以使其行程保持在内部。 首次供电时、它在施加48V 电压时消耗大约0.8A 的电流。 考虑到它由 PWM 驱动、快速二极管和60V 都是否足以预防反向电流？ 或者100V 晶体管能否提供更长的使用寿命和更耐用的电路？

    谢谢你。

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    我们的栅极驱动器可驱动市场上的大多数 FET。  由于栅极电阻、输入电容和栅极电荷更低、CSD18543Q3A 似乎是一个更快的选择。

    对于问题 b 和 c、我更倾向于使用100V FET、以采取额外的预防措施、但我相信 John 能够更准确地回答这些问题、因此我会将他带回线程中。

    谢谢！
    Rubas

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Alev：

    FET 的击穿电压额定值与通过它的反向电流无关。 如果 VDS 超过 BVDSS、更高的击穿电压将防止可能的雪崩。 您可以使用100V FET、例如 CSD19538Q3A。 导通电阻更高、您至少需要提供6V 的栅极驱动器。

    谢谢！

    John