防止电机驱动系统中电应力过大的三种方法

俗话说，伟大的工程师不仅能发现问题，而且能更好地解决问题。

在我为这个系列写的最后一篇博文中，与热点问答有关，我解释了什么是电气过应力(EOS)，它如何影响集成电路(IC)元件，以及电机驱动系统中几种常见的EOS来源(根据上面提到的内容，这就是“问题”)。我的一个同事介绍过动力泵，常见的EOS源。但是，可以采取哪些措施来防止EOS(什么是“解决方案”)？在这篇博客文章中，我将介绍几种更常见的方法，系统设计人员可以使用这些方法来防止EOS或保护电机驱动系统中的组件免受EOS。

在设计时留出余量

最常见的方法之一是设计一个具有足够操作裕度的系统，而不需要对保护机制和装置进行深入和详细的研究。

这里我举个例子。交流/DC转换器为简单的刷DC电机驱动系统产生24V电源。有刷DC电机由DRV8701 H桥栅极驱动器和CSD18509Q5B功率MOSFET驱动，直接由24V电源供电。

在理想情况下，24V电源的供电电压为24V。在实际使用环境中，该24V电压会因不同的负载条件、电机寄生效应和再生电流而变化。了解电源电压的变化使您能够选择具有适当额定电压的组件。在电机驱动系统中，通常为部件额定值设置2倍的裕量。在图1中，DRV8701支持高达45V的电压，而CSD18509Q5B支持高达40V的电压，以承受电源电压的变化和瞬变。

图1:无刷DC电机驱动系统

使用大容量电容器

还有一种常用的方法，我称之为“万能”大容量电容器。这种方法可以像听起来那样简单，也可以非常复杂，需要定制不同尺寸的大电容来生成详细的仿真，以解决寄生效应和电机响应。大型陶瓷或电解(大型)电容器提供局部电荷池。大容量电容器使系统能够在负载阶段提供所需的电荷，或者在电机再生期间向外部提供产生的电荷，而不会产生过大的电压瞬变。图2是局部大容量电容器。

图2:大电容值系统

在几乎所有的电机驱动系统中，都使用了一定数量的大电容。当然，电容的大小取决于具体的系统。一些决定因素是：

电机系统所需的最大电流。

电源的电容值和供电能力。

电源和电机系统之间的寄生电感数量。

可接受的电压纹波。

使用的电机类型(无刷DC、无刷DC和步进电机)。

电机制动模式。

添加瞬态电压抑制器

如果前两种方法仍然不能为EOS提供足够的保护，那么瞬态电压抑制器(TVS)是下一个常用的保护机制。TVS二极管的工作模式是当电感电压超过TVS的击穿电压时分流多余的电流。当过压情况消失时，TVS将自动复位。有必要了解电视的几个重要参数，包括：

漏电流：器件关闭时传导的电流。

击穿电压：当导电量大时发生。

箝位电压：器件传导全额定电流的时间。

额定功率：设备可以安全传导的电能量。

还应该知道器件的寄生电容和电感，可能会限制其有效性。

图3:电视保护机制

TVS保护机制的一些常见缺点与其尺寸和成本有关。瞬态电压抑制器(TVS)的尺寸与电压瞬变期间必须从系统中移除的功率量直接相关。

以上只是一些常见的预防EOS的方法。还有很多其他方法。如果你有EOS解决方案，或者想分享你在这方面的经验，或者想在以后的博客里看到什么话题，请在下面留言。如果您有任何问题，您可以在E2E社区电机驱动论坛中搜索答案，或者咨询我们的电机应用团队。