直流无刷电机驱动电路
BLDC 的功率级驱动电路通常由 6 个 N 沟道功率 MOS 管构成三相全桥。这 6 个 MOS 管分为两组,三个高边 MOS 连接电源正极(VBus),三个低边 MOS 连接电源负极。通过控制 MOS 管通断,实现电流在电机绕组中分配,推动电机运转。
单个 NMOS 开通时,需瞬间提供电流为内部寄生电容充电。栅源电压(VGS)达到阈值,MOS 管开启。MOS 管开通后,需维持 VGS 保持导通状态,使电流为电机提供动力。
低边 MOS 管源极(S)接电源负极,栅源电压易满足,驱动简单。而高边 MOS 管的源极连接到电机相线,其电压时刻处于动态变化之中,不确定因素较多。若要开通高边 MOS 管,就需要借助自举电路来提供合适的栅极电压,这一过程涉及复杂的电路设计和信号处理,驱动难度大。
一般情况下,MOS 管的导通内阻会随着 VGS 的增大而降低。当 VGS 处于 10 - 15V 时,MOS 管能够达到最小的导通电阻(RDSON)。此时,电流在电路中传输时的能量损耗大幅降低,从而提高了整个驱动电路的效率。
控制器通过控制 6 个 MOS 管通断,实现 BLDC 换相,调节电机转速、转向,满足不同应用需求,如电动汽车的加减速与能量回收。电机运转中若堵转引发过流,MOS 驱动电路能检测并切断电路,保护控制器和电机,确保系统运行。