电机控制器中的功率MOS驱动电路设计

引言

通用MCU或DSP的IO电压通常是5V3.3V，IO的电流输出能力在20MA以下，不足以直接驱动功率MOSFET。所以使用通用MCU或DSP来设计电机驱动器时，通常需要搭配外部的MOSFET驱动器，我们称之为“预驱”。相关文章：MOS管驱动电路设计细节。在设计汽车风机、水泵、油泵等电机驱动控制器时，使用车规MCU+车规预驱+车规N沟道功率MOSFET，可以适配不同功率、各种通信方式和各种驱动方式。

控制器中的功率MOS驱动

如上图直流无刷电机驱动电路，三相直流无刷电机（包括BLDC和PMSM）功率级驱动电路使用6个N沟道功率MOS构成三相全桥，分为三个连接到电源正极（VBus）的高边MOS和三个连接到电源负极的低边MOS。

控制器通过控制六个MOS的通断，完成换相，使电机按照预期转动。相关文章：介绍H桥电机驱动电路。电机在运转过程中可能会遇到堵转而导致过流，因此MOS驱动电路需要具有保护功能，以防止烧坏控制器或电机。

对于单个NMOS来说，在开通时，需要提供瞬间大电流向MOS内的寄生电容充电，栅源电压（VGS）达到一定阈值后，MOS才能完全开通。在MOS开通后，还需要维持合适的栅源电压（VGS），才可以保持开通状态。相关文章：MOS管驱动电路有几种，看完就明白了。

对于低边MOS，其源极（S）接到电源负极，栅源电压容易满足，驱动较简单。

对于高边MOS，其源极（S）接到电机相线，其电压是不确定的，如果需要开通，需要通过自举电路提供栅极电压，驱动较复杂。

上图是VGS与RDSON的关系图，一般情况下，MOS的导通内阻都如上图所示，随着VGS的增大而降低，但VGS大于10V之后，下降曲线变得平缓。为了达到最小的导通电阻(RDSON)，VGS的取值通常为10~15V。

审核编辑：汤梓红