電機驅動器的功耗計算
在為特定應用選擇電機驅動器IC時,一個關鍵考慮因素是可通過該器件驅動的最大電流。器件和PCB的熱性能常常限制了電機驅動器能夠安全處理的電流。正因如此,在設計電機應用時,計算電機驅動器的總功耗至關重要。
要計算電機驅動器中的近似功耗,必須考慮電機驅動器IC內部的所有功耗源,例如FET導通電阻中的功耗。
Rds(on)耗散
電機驅動器IC內最大的功耗源是FET導通電阻或Rds(on)中的功耗。例如,H橋(使用高邊FET和低邊FET)的功耗為:
其中,P(Rds)為輸出FET中的功耗;HS為高邊FET的電阻;LS為低邊FET的電阻,Io是加載到電機中的RMS輸出電流。
清注意:
Rds(on)會隨溫度升高而增加,因為器件變熱時,功耗也隨之增加。
開關損耗
當輸出從高電平轉換為低電平或從低電平轉換為高電平時,輸出器件會穿過一個線性區域,在該區域,它們的功耗會明顯高于完全導通時的功耗。這種功耗稱為開關損耗。
在近似計算中,各輸出的開關損耗為:
其中,Psw為一個輸出的總開關損耗(以瓦特為單位);P(RISE)為上升沿期間的功耗;P(FALL)為下降沿期間的功耗。
展開上述方程:
其中,Vm為電源電壓(以伏特為單位);Iout為輸出電流(以安培為單位);tR為上升時間(以秒為單位);tF為下降時間(以秒為單位);fsw為開關頻率(以赫茲為單位)。
大多數情況下,tR和tF的值均包含在驅動器的規格書中。
工作電源電流耗散
在實際應用中,電機驅動器IC會消耗一些電流。
此功耗的計算公式如下:
P=Vm×Im
其中,Vm為電機驅動器的工作電壓;Im為電機驅動器的工作電流。
其他功耗
在某些電機應用中,你可能希望使用LDO調節器來提供外部電源負載。此功耗的計算公式如下:
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