计算电机驱动器的功耗

在为特定应用选择电机驱动器IC时,一个关键考虑因素是可通过该器件驱动的最大电流。器件和PCB的热性能常常限制了电机驱动器能够安全处理的电流。正因如此,在设计电机应用时,计算电机驱动器的总功耗至关重要。

要计算电机驱动器中的近似功耗,必须考虑电机驱动器IC内部的所有功耗源,例如FET导通电阻中的功耗。

  1. Rds(on)耗散
  • 电机驱动器IC内最大的功耗源是FET导通电阻或Rds(on)中的功耗。例如,H桥(使用高边FET和低边FET)的功耗为:
    01_00
    其中,P(Rds)为输出FET中的功耗,
    HS为高边FET的电阻,
    LS为低边FET的电阻,
    Io是加载到电机中的RMS输出电流。

  • 请注意,Rds(on)会随温度升高而增加,因为器件变热时,功耗也随之增加。

  1. 开关损耗
    当输出从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平时,输出器件会穿过一个线性区域,在该区域,它们的功耗会明显高于完全导通时的功耗。这种功耗称为开关损耗。
  • 在近似计算中,各输出的开关损耗为:
    02_00
    其中,Psw为一个输出的总开关损耗(以瓦特为单位),
    P(RISE)为上升沿期间的功耗,
    P(FALL)为下降沿期间的功耗

  • 展开上述方程。
    03_00
    04_00
    其中,Vm为电源电压(以伏特为单位),
    Iout为输出电流(以安培为单位),
    tR为上升时间(以秒为单位),
    tF为下降时间(以秒为单位),
    fsw为开关频率(以赫兹为单位)

  • 大多数情况下,tR和tF的值均包含在驱动器的规格书中。

  1. 工作电源电流耗散
    在实际应用中,电机驱动器IC会消耗一些电流。此功耗的计算公式如下:
    05_00
    其中,Vm为电机驱动器的工作电压,
    Im为电机驱动器的工作电流

  2. 其他功耗
    在某些电机应用中,你可能希望使用LDO调节器来提供外部电源负载。此功耗的计算公式如下:
    06_00