在選擇應(yīng)用所需的電機驅(qū)動器架構(gòu)類型時，確定系統(tǒng)中的電源電壓、輸出電流和電機功率是其中一個的首要步驟。

電源電壓分為兩類：電池供電和線路供電。在電池供電系統(tǒng)和線路供電系統(tǒng)中，電源電壓都可能會發(fā)生變化，因此電機驅(qū)動器應(yīng)至少支持電池的最大電壓，并提供額外的裕量，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓反饋或瞬態(tài)。對于穩(wěn)壓良好的電源和低功耗電機，TI 建議使用額定電壓高達最大電壓 1.2 倍的電機驅(qū)動器，而對于大功率電機和電池系統(tǒng)，則建議使用 1.5 倍到 2 倍的電機驅(qū)動器。德州儀器 (TI) 擁有廣泛的電機驅(qū)動器產(chǎn)品系列，支持高達 56V 的電池系統(tǒng)。

一般來說，集成式 FET 架構(gòu)和外部 FET 架構(gòu)具有不同的電源要求。大功率 (>70W) 系統(tǒng)使用柵極驅(qū)動器，而中低功率系統(tǒng) (<70W) 使用集成式 FET 驅(qū)動器。與集成式 FET 相比，外部 FET 能夠驅(qū)動更高的功率，因為它們不受單芯片集成式 FET 驅(qū)動器器件尺寸的限制。對于集成式 FET 解決方案，峰值電流、RMS 電流和內(nèi)部 FET 的 R_DS(on) 都是與電機功率直接相關(guān)的重要注意事項。對于外部 FET 解決方案，外部 MOSFET 的 R_DS(on) 和電流額定值與電機可驅(qū)動的功率有關(guān)。

• 集成型 FET
  • 集成式 FET 架構(gòu)的電機功率可通過Equation1 計算得出，其中 VM 是電機電壓，I_RMS 是電機的標稱電流。
    Equation1. $\mathrm{P} = \mathrm{VM} \times {\mathrm{I}}_{\mathrm{RMS}}$
  • 峰值電流是電機中可能由開關(guān)、浪涌或寄生效應(yīng)引起的最大短時電流。如今，許多電機驅(qū)動器都具有過流保護等內(nèi)置保護功能。峰值電流是在過流保護功能啟動之前可以驅(qū)動的最大電流。TI 的集成式 FET 驅(qū)動器可以驅(qū)動高達數(shù)十安培的峰值電流。
  • RMS 電流（或連續(xù)電流）是電機的標稱電流，與電機的功率耗散直接相關(guān)。
  • 對于大功率系統(tǒng)，可能很難找到符合峰值和 RMS 電流規(guī)格的集成式 FET 驅(qū)動器，這意味著系統(tǒng)需要使用柵極驅(qū)動器，而不是集成式 FET 驅(qū)動器。

• 柵極驅(qū)動器 + 外部 FET：
  • 由于外部 FET 的 R_DS(on) 較低，因此與內(nèi)部 FET 架構(gòu)相比，外部 FET 架構(gòu)可以驅(qū)動更高的功率。由于外部 FET 尺寸更大，因此其 R_{DS (on)} 會低得多，而又不會影響電機驅(qū)動器芯片尺寸。例如，內(nèi)部器件的 R_DS(on) 可能為數(shù)百毫歐，而外部 FET 的該電阻可能小于 10mΩ。
  • 柵極驅(qū)動器電流是提供給外部 MOSFET 柵極的電流，其中外部 MOSFET 控制開/關(guān)切換速率。雖然它不與電機功率直接相關(guān)，但卻是一個重要的考慮因素，因為它與 MOSFET 的壓擺率、EMI 性能和熱性能相關(guān)。TI 柵極驅(qū)動器架構(gòu)可以提供高達 3.5A 的電流和吸收高達 4.5A 的柵極驅(qū)動器電流。
  • 柵極驅(qū)動電流與導(dǎo)通 FET 所需的上升時間之間的關(guān)系如Equation2 所示，其中 Q_GD 是 FET 的柵漏極電容（這是影響 FET VDS 壓擺率的主要因素），IDRIVE 是柵極驅(qū)動電流。
    Equation2. ${\mathrm{Q}}_{\mathrm{GD}} = \mathrm{IDRIVE} \times {\mathrm{t}}_{\mathrm{rise}}$
  • 如果 IDRIVE 柵極電流過高，可能會導(dǎo)致過沖、下沖或開關(guān)節(jié)點振鈴，從而對 EMI 性能產(chǎn)生負面影響。相反，如果 IDRIVE 柵極電流過低，MOSFET 中的熱損耗可能會因開關(guān)損耗產(chǎn)生的功率損耗而增加，其中電機電流在 MOSFET 飽和區(qū)域期間繼續(xù)流動。
  • 在某些柵極驅(qū)動器中，例如 TI 的智能柵極驅(qū)動器中，柵極電流可以通過 IDRIVE 設(shè)置輕松配置，而無需重新設(shè)計柵極驅(qū)動器和外部 FET 之間的外部電路。這讓設(shè)計人員可以更加靈活地配置系統(tǒng)，以便實現(xiàn) EMI 與熱性能方面的權(quán)衡。有關(guān) TI 智能柵極驅(qū)動技術(shù)的更多信息，請參閱GUID-9DD8506A-6417-477F-900C-8CB98ACE394D.html#GUID-9DD8506A-6417-477F-900C-8CB98ACE394D。

#GUID-D1578563-F602-4FB9-952C-41FA36B047B3/ID-D23F8427-E713-4E39-9FD5-3259198F5F6F 比較了柵極驅(qū)動器和集成式 FET 驅(qū)動器架構(gòu)的規(guī)格。