關于防止電氣過應力的方法介紹

在這篇文章中，我將介紹幾種系統(tǒng)設計人員能夠用來防止EOS或保護電機驅動系統(tǒng)內的器件不受EOS影響的更加常見的方法。

1.設計時打出裕量

在不對保護機制和器件進行深入、詳盡研究的情況下，其中一個最常見的方法就是設計一個具有足夠運行裕量的系統(tǒng)。

我將在這里給出一個示例。一個AC/DC轉換器為一個簡單的有刷直流電機驅動系統(tǒng)生成24V電源。DRV8701 H橋柵極驅動器和CSD18509Q5B功率MOSFET驅動一個有刷直流電機，并且由24V直接供電。

在理想情況下，24V電源的供電電壓就是24V。在真實使用環(huán)境中，由于不同負載條件、電機的寄生效應和再生電流，這個24V電壓將會發(fā)生變化。對于電源電壓變化的理解能夠使你選擇具有合適電壓額定值的組件。在電機驅動系統(tǒng)中，為組件額定值留出2倍的裕量是很常見的。在圖1中，DRV8701支持高達45V電壓，而CSD18509Q5B支持的電壓高達40V，以耐受電源電壓的變化和瞬態(tài)。

圖1：有刷直流電機驅動系統(tǒng)

2.使用大容量電容器

另外還有一個常見的方法，我稱之為“萬能的”大容量電容器。這個方法可以像它聽起來這么簡單，或者很復雜，需要用不同的大電容器尺寸定制來生成一個細節(jié)仿真，以解決寄生效應和電機響應。大容量陶瓷或電解（大型）電容器提供一個本地電荷庫。大容量電容器使得系統(tǒng)能夠提供負載階躍中所需的電荷，或者在電機再生期間對外提供所產生的電荷，而又不會產生過多的電壓瞬變。圖2是一個本地大容量電容器。

圖2：具有大電容值的系統(tǒng)

在幾乎所有的電機驅動系統(tǒng)中，都會用到一定數(shù)量的大電容值，當然，電容器的尺寸取決于特定的系統(tǒng)。其中的某些決定因素有：

電機系統(tǒng)所需的最高電流。

電源的電容值和供電能力。

電源與電機系統(tǒng)之間的寄生電感數(shù)量。

可以接受的電壓紋波。

所使用的電機類型（有刷直流、無刷直流和步進電機）。

電機制動方式。

3.添加瞬態(tài)電壓抑制器

如果之前的兩個方法仍然不能提供對于EOS的足夠保護，那么瞬變電壓抑制器 (TVS) 就是下一個經常用到的保護機制。TVS二極管的工作方式為，在電感電壓超過TVS的擊穿電壓時分流過多的電流。當過壓情況消失時，TVS將自動復位。有必要了解TVS的幾個重要參數(shù)，其中包括：

泄露電流：器件關閉時傳導的電流。

擊穿電壓：當傳導的電量很大時發(fā)生。

鉗位電壓：當器件將傳導滿額定值電流時。

功率額定值：器件能夠安全傳導的電能數(shù)量。

你還應該知道器件的寄生電容和電感，這兩個值有可能會限制其有效性。

圖3：TVS保護機制

TVS保護機制的某些常見缺點與其尺寸和成本有關。TVS的尺寸與電壓瞬態(tài)期間必須從系統(tǒng)中消除的電量直接相關。

這些只是某些比較常見的防止EOS的方法；還有很多其它的方法。如果你也有EOS解決方案，或是想要分享這方面的經驗，或者你想在未來的博客中看到哪些話題，請在下方留言。如果你有問題，你可以在E2E 社區(qū)電機驅動論壇內搜索答案，或者詢問我們的電機應用團隊。