電機驅(qū)動器論壇 ：電氣過應力

　　“魔煙”是一個非正式術語，用來指由過熱的電子電路和組件產(chǎn)生的腐蝕性煙氣。這個詞組幾乎每一名電氣工程師都說過 —— 通常在他們忘了去調(diào)節(jié)電源電壓電平或意外使電壓軌對邏輯引腳短路時。

　　該事件的技術原因是電氣過應力(EOS);雖然人為錯誤是一種常見根源，但還存在其它可能的原因，而且更微妙。一些張貼到TI E2E™社區(qū)電機驅(qū)動器論壇的最常見問題(包括那些以“我的電機驅(qū)動器已停止正常工作”、“我的電機驅(qū)動器被損壞了”以及“我的電機不再旋轉(zhuǎn)了”開頭的問題)的背后原因往往就是EOS。下面筆者將簡略說明EOS是什么，并列出可在電機驅(qū)動系統(tǒng)里導致EOS的幾大常見根源。在下一篇文章中，筆者將討論幾種能幫您防止電機驅(qū)動系統(tǒng)里出現(xiàn)EOS現(xiàn)象的方法。

　　EOS是當電子器件承受超過該器件規(guī)定限值的電流或電壓時發(fā)生的熱損壞。熱損壞一般由EOS事件(跨電阻的大電流)中產(chǎn)生的過多熱量引起。這種高溫會對用來構建集成電路的材料造成損壞，從而導致其運行被破壞或永久性改變。

　　既然您已了解EOS是什么，您如何能知道規(guī)定限值是多少呢?為達到這個目的，您必須仔細查看電子器件產(chǎn)品說明書中的絕對最大額定值表(請參看表1，它來自DRV8701產(chǎn)品說明書)。絕對最大額定值是這樣的技術規(guī)格 —— 超過它們會發(fā)生永久性損壞。在產(chǎn)品說明書中，絕對最大額定值與推薦工作條件不同;如果超過那些推薦工作條件的技術規(guī)格，器件可以繼續(xù)運行，只是在以產(chǎn)品說明書推薦工作條件范圍之外的技術規(guī)格運行。違反表1規(guī)定的一個例子是：如果由于電源軌上的瞬態(tài)事件，VM電源引腳達到了50V……

　　表1：DRV8701的絕對最大額定值表

　　那么，可在電機驅(qū)動系統(tǒng)里導致EOS的一些常見根源是什么?

　　電源過壓

　　EOS的最常見根源之一是器件電源輸入端上的過壓事件。電源過壓可由電機再生電能(如以前一篇文章中所概述的，示例見圖1)或系統(tǒng)的外部事件(如組件故障)引起。了解過壓事件的根源所在需要在一切可能的內(nèi)部和外部運行條件下監(jiān)測系統(tǒng)電源軌。

　　圖1：電源過壓瞬變

　　開關瞬變

　　導致電機驅(qū)動系統(tǒng)中出現(xiàn)EOS現(xiàn)象的另一種常見根源是：遭受與功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的開關相關的電壓瞬變。在理想的半橋開關系統(tǒng)中，電壓將在VGROUND和VSUPPLY(圖2)之間交替波動。但在現(xiàn)實世界里，功率MOSFET和印刷電路板(PCB)布局中的寄生現(xiàn)象會導致電壓瞬變 —— 電壓將變得低于VGROUND或高于VSUPPLY(圖3)。

　　圖2：理想的半橋驅(qū)動器

　　圖3：存在寄生現(xiàn)象的半橋驅(qū)動器

　　MOSFET過流

　　筆者將提到的最后一種EOS事件與功率MOSFET的過流有關。TI的集成電機驅(qū)動器具有過流和過溫保護功能，可防止過流情況下的EOS。對于使用柵極驅(qū)動器(具有外部功率MOSFET)的系統(tǒng)，您必須注意不要違反MOSFET安全工作區(qū)規(guī)定。功率MOSFET產(chǎn)品說明書通常會包含一個安全工作區(qū)(SOA)曲線圖(如圖4所示)。功率MOSFET中電流過大將最終導致該器件或其封裝的熱損壞。

　　圖4：CSD18540Q5B最大安全工作區(qū)