关于无刷电机驱动器的布板建议(FOC)

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关于无刷电机驱动器的布板建议(FOC)

2024-07-15 07:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

  本文主要是总结“TI的驱动器布板最佳方法”,列举出一些重点并且提出自己的一些见解,废话不多说,下面开始。

1.散热问题

  首先关于散热问题,推荐采用打散热过孔,一般在焊盘上打若干个阵列的过孔对散热的效果提升还是蛮明显的,同时孔的外径和内径也有讲究,一般外径20mil对应内径8mil。关于这个盘中孔的操作,嘉立创提供了相当多的不同工艺,如果想要讲究极致的性能,选择最贵的那款过孔塞铜浆绝对没错。具体的工艺介绍:嘉立创推出IC散热器件的完美解决方案:“铜浆塞孔+电镀盖帽”

  与此同时,大面积的铺铜也可以加速热量的散发,但是铺铜也有技巧,最好铺放连续不断的铜,连续的铜热量散发的路径会更加宽广一些,具体如下图所示。同时不同的铜厚也会对散热产生不同的效果,按道理上来说铜厚一般越厚散热能力越强。大家可以下单PCB的时候尝试一下2盎司的铜厚甚至更高,看看会不会有什么不同。

   总结散热设计。主要是以下的六点:

  i.散热过孔是最高效率的散热路径。

  ii.尽量使用连续不断的铺铜,有利于散热。

  iii.尽可能使用1.5或者2盎司的铜。

  iv.过孔与铜的连接采用direct-connect。

  v.使用8mil内径20mil外径的过孔用来防止多余的渗锡。(excessive sold wicking)

  vi.不同的层之间采用阵列过孔连接是最小阻抗的连接办法。

2.摆放与连接

  过孔尽可能不要去截断完整的地(ground plane),如下图所示

  并且要善用泪滴,特别在驱动电路中,驱动线要尽可能粗并且尽可能的短,同时尽可能使用泪滴,门极驱动线的宽度在1盎司铜的情况下要至少20mil粗,如果要走更大的电流就要更粗。走线要尽可能走直线,如果遇到要转弯的也要尽量走钝角线,直角的走线会反射信号造成干扰,具体如下图。

   走线也要尽可能平行,特别是信号线,尽可能长并且尽可能相互平行。元器件摆放也是,要尽可能相互平行摆放,可能有人会疑惑了,这两个建议不是有点相互冲突的吗?是的,电路板设计其实说到底就是对设计规则的取舍,选择最适合自己设计的规则。满足所有所谓的布板建议,那是不现实的。

 3.母体电容、旁路电容以及各种电容

  母体电容的作用是什么呢?首先我们要知道大电源供电并不是理想的恒定的,就像例如24V,里面会含有很多次的高次谐波,导致这个电压会有很多毛刺,而大容量的母体电容就可以滤除一些低频的毛刺。同时它还可以存储能量,在驱动器有大电流需求的时候供电给驱动器用于输出。

  关于母体电容的摆放是有讲究的,一般推荐摆放在供电处附近。并且通过多个过孔与power层相连接,除此之外最好选择低等效电阻(ESR)的母体电容。同时,自举电容最好尽可能的靠近电机驱动装置,例如MOS管与驱动芯片。在芯片的Vin引脚附近最好也可以放一个电容,既可以防止电磁干扰(EMI),也可以让芯片的供电更加稳定。

  先连接容值小的电容后连接容值大的电容,因为随着电容容值的增加,PCB布板、线路等因素带来的电感会显得微不足道。

   而旁路电容的布局同样也有很多讲究,首先在旁路电容与活跃元器件的连接之间不能使用过孔,具体如下图。同时保证旁路电容与对应的工作元器件要摆在同一层,减小过孔带来的电感影响。旁路电容与IC距离越近越好,一般小于0.2cm为宜。同时走线的长度与宽度之比不能大于3:1。

  这篇文章就先只介绍前一半的布板规则,剩下一半主要是关于H桥、逆变电路、MOS的摆放的一些规则,之后笔者有空了再给大家一一道来。因为笔者的水平有限,难免文章会出现错误,如果找到有错,请大家向我提出,大家一起互相进步。如果本文能帮到你,是我莫大的荣幸,谢谢。



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