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关于电调的layout,尤其是大功率的layout,往往容易让人头疼。
比较常见的难点是因为布板导致的Vgs振荡,或者Vds振荡。
还有的电调因为电流大,尺寸小,导致了功率器件发热,长时间工作导致器件脱锡。
以上问题在低压电压比较常见,到了高压,就要考虑EMC问题,尤其大功率大电流的产品,layout导致的EMC问题也比较常见。
针对以上问题,TI推出了关于电机控制器PCB布板的指导手册,我挑选几个重点:
1、EMC注意事项
为了获得出色的 EMC 性能,建议尽量减少电流环路。• 散热焊盘连接是器件管芯进行热传导的最有效路径。• 使用 7.874mil x 19.874mil 散热过孔尺寸以避免过多的焊料芯吸。• 将散热过孔组成阵列,以尽可能减小平面之间的热阻
布局示例中显示的设计可最大限度地降低高侧 MOSFET 的源极与低侧MOSFET 的漏极之间的电感。较好的做法是尽可能缩短覆铜平面连接的长度并增加其宽度,并且采用具有极小寄生电感的 MOSFET 封装。电机应用依赖于大开关电流,因此最大限度地降低大电流路径的整体环路电感至关重要。最大限度地降低该电感可将电压纹波和噪声尽可能降低,并可减少对额外旁路电容的需求。在电机系统中,大电流环路从电源的正极开始,经过高侧功率 MOSFET、电机绕组、低侧 MOSFET,再回到电源的负极。如下图:
使用低侧分流器的缺点是它更容易受到接地噪声的影响并且无法检测到接地短路。
两相和三相 CSA 有利于电路板布局布线,因为它们具有较低的共模电压要求。此外,它们还允许单独测量每个通道,因此可用于更复杂的控制方案,例如磁场定向控制。在电路板布局布线中使用两相和三相 CSA 的缺点包括:为尽可能减小布线阻抗,感测电阻的放置应与功率级的元件一致。为降低耦合到电路板上其他布线的可能性,分流电阻也应放置在靠近 CSA 连接件的位置。对于高侧电流感测,分流电阻应靠近电源与高侧 MOSFET 源极之间的星点。对于使用外部增益电阻的高侧电流感测器件,例如 DRV3205-Q1,分压器中的第一个电阻应放置在最靠近分流电阻的位置。其余元件应放置在离器件最近的位置。对于低侧电流感测,分流电阻应位于低侧 MOSFET 源极与功率级星点接地连接件之间。对于在两个或三个单独相位上带有分流电阻的系统,分流电阻应放置于相应低侧 MOSFET 的源极与星点接地连接件之间。6、电机驱动器的电路板布局布线时,请遵循以下原则: