電機驅動(dòng)器論壇 ：電氣過(guò)應力

　　“魔煙”是一個(gè)非正式術(shù)語(yǔ)，用來(lái)指由過(guò)熱的電子電路和組件產(chǎn)生的腐蝕性煙氣。這個(gè)詞組幾乎每一名電氣工程師都說(shuō)過(guò) —— 通常在他們忘了去調節電源電壓電平或意外使電壓軌對邏輯引腳短路時(shí)。

　　該事件的技術(shù)原因是電氣過(guò)應力(EOS);雖然人為錯誤是一種常見(jiàn)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™社區電機驅動(dòng)器論壇的最常見(jiàn)問(wèn)題(包括那些以“我的電機驅動(dòng)器已停止正常工作”、“我的電機驅動(dòng)器被損壞了”以及“我的電機不再旋轉了”開(kāi)頭的問(wèn)題)的背后原因往往就是EOS。下面筆者將簡(jiǎn)略說(shuō)明EOS是什么，并列出可在電機驅動(dòng)系統里導致EOS的幾大常見(jiàn)根源。在下一篇文章中，筆者將討論幾種能幫您防止電機驅動(dòng)系統里出現EOS現象的方法。

　　EOS是當電子器件承受超過(guò)該器件規定限值的電流或電壓時(shí)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(guò)多熱量引起。這種高溫會(huì )對用來(lái)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，您如何能知道規定限值是多少呢?為達到這個(gè)目的，您必須仔細查看電子器件產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的絕對最大額定值表(請參看表1，它來(lái)自DRV8701產(chǎn)品說(shuō)明書(shū))。絕對最大額定值是這樣的技術(shù)規格 —— 超過(guò)它們會(huì )發(fā)生永久性損壞。在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，絕對最大額定值與推薦工作條件不同;如果超過(guò)那些推薦工作條件的技術(shù)規格，器件可以繼續運行，只是在以產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)推薦工作條件范圍之外的技術(shù)規格運行。違反表1規定的一個(gè)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，可在電機驅動(dòng)系統里導致EOS的一些常見(jiàn)根源是什么?

　　電源過(guò)壓

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

　　圖1：電源過(guò)壓瞬變

　　開(kāi)關(guān)瞬變

　　導致電機驅動(dòng)系統中出現EOS現象的另一種常見(jiàn)根源是：遭受與功率金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)的開(kāi)關(guān)相關(guān)的電壓瞬變。在理想的半橋開(kāi)關(guān)系統中，電壓將在VGROUND和VSUPPLY(圖2)之間交替波動(dòng)。但在現實(shí)世界里，功率MOSFET和印刷電路板(PCB)布局中的寄生現象會(huì )導致電壓瞬變 —— 電壓將變得低于VGROUND或高于VSUPPLY(圖3)。

　　圖2：理想的半橋驅動(dòng)器

　　圖3：存在寄生現象的半橋驅動(dòng)器

　　MOSFET過(guò)流

　　筆者將提到的最后一種EOS事件與功率MOSFET的過(guò)流有關(guān)。TI的集成電機驅動(dòng)器具有過(guò)流和過(guò)溫保護功能，可防止過(guò)流情況下的EOS。對于使用柵極驅動(dòng)器(具有外部功率MOSFET)的系統，您必須注意不要違反MOSFET安全工作區規定。功率MOSFET產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)通常會(huì )包含一個(gè)安全工作區(SOA)曲線(xiàn)圖(如圖4所示)。功率MOSFET中電流過(guò)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