马达驱动输出振铃消除-RC电路参数计算方法

马达驱动输出振铃消除-RC电路参数计算方法
本文档源自TI官网 ,整理翻译-Mr. Liu
当通过外部功率mosfet切换大电流以换向无刷直流电机时，可能会发生振铃，导致电磁干扰(EMI)、电路抖动、功耗过大和零部件过压。这通常是由于印刷电路板(PCB)中的寄生电感和电容，特别是在高侧和低侧mosfet之间的高载流相网中。电感和电容形成电感-电容(L-C)槽电路，在开关事件中产生共振。

Figure 1 – Ringing at motor phase output due to L-C tank resonance

为了减轻相位输出处的振铃，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，这将减少潜在的EMI，并通过减少电压过应力来增加mosfet的寿命。R-C缓冲器并联放置，尽可能靠近每个MOSFET的漏极和源极连接，如下图所示。

Figure 2 – RC Snubber

为了计算R-C缓冲电路的电阻(Rsnub)和电容(Csnub)值，我们将使用一个7步程序，通过改变MOSFET振铃的谐振频率来计算电路的寄生电容(C0)和电感(L)。一旦这些已知，它们将用于推导R-C缓冲电路的值。所示示例使用DRV8343-Q1 EVM的CSD18540Q5B mosfet (Qgd = 6.8nC)旁边的RC缓冲器。

Figure 4 – Measure f1 of VDS ringing with C0 = 100pF

Figure 5 – MOSFET ringing is dampened using calculated RC snubber values

图5显示了计算的R-C缓冲值的峰值减小和阻尼效果。您可以调整振铃更高或更低，通过改变Csnub值。较大的Csnub值进一步降低了电压尖峰幅度，但增加了Rsnub的功率损耗。

或者，您可以通过降低crsnub来降低Rsnub的功耗，但振铃会增加。你必须权衡可接受的电压环幅值和Rsnub损耗之间的权衡。

如果在消除振铃效应后，在VDS开关事件中出现正电压或负电压瞬态，则可以降低进入MOSFET栅极的源电流或从MOSFET栅极的吸收电流。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，监测负电压瞬态是很重要的，不能超过栅极驱动器件的任何最大负瞬态规格。