Pérdida de conmutación FET en el inversor BLDC

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Estoy diseñando un inversor para el control trapezoidal de un motor BLDC de 500 W, usando DRV8301 para el conductor de la puerta. Mi frecuencia de conmutación es 10Khz, Vdd es 48V e Imax = 20A. He estado tratando de calcular la disipación de potencia en los FET según algunas elecciones preliminares de FET. Un FET es el STB46N30M5 . Este FET es excesivo para la aplicación, pero incluso con un FET menor, las pérdidas por conmutación son enormes, más grandes que las pérdidas por conducción. Mi cálculo fue el siguiente: $$ Q_ \ mathrm {tot} = Q_ \ mathrm {GS} + Q_ \ mathrm {GD} = 95 \, \ mathrm {nC} $$ $$ R_ \ mathrm {ds} = 40 \, \ mathrm {m} \ Omega $$ La corriente de compuerta promedio DRV301 es de 30 mA, dividida por 6 MOSFET: $$ I_ \ mathrm {gate} = \ frac {30 \, \ mathrm {mA}} {6} = 5 \, \ mathrm {mA} $$

$$ P_ \ mathrm {sw} = \ frac {1} {2} V_ \ mathrm {dd} I_ \ mathrm {o} f_ \ mathrm {sw} \ frac {Q_ \ mathrm {tot}} {I_ \ mathrm {gate}} $$ $$ P_ {sw} = \ frac {1} {2} \ times48 \, \ mathrm {V} \ times20 \, \ mathrm {A} \ times10 \, \ mathrm { kHz} \ times \ frac {95 \, \ mathrm {nC}} {5 \, \ mathrm {mA}} = 91.2 \, \ mathrm {W} $$ $$ P_ \ mathrm {con} = I_ \ mathrm {ds} ^ 2R_ \ mathrm {ds} = 16 \, \ mathrm {W} $$

El tiempo de conmutación es 19uS, que es bastante largo. Es posible que el uso de 5mA sea incorrecto, pero el uso de la corriente pico no me parece lógico.

$$ t_ \ mathrm {r} = \ frac {Q_ \ mathrm {tot}} {I_ \ mathrm {gate}} = 19 \, \ mu \, \ mathrm {s} $$

¿Estos valores parecen razonables? ¿Necesito encontrar un controlador de puerta más robusto? Gracias por cualquier consejo.

    
pregunta Alexander Villa

1 respuesta

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Incluso con una corriente de conmutación alta, la corriente de puerta promedio será bastante baja, esencialmente cero, excepto durante cada instancia de conmutación. Calcular el tiempo de conmutación siempre es complicado, debido a la forma en que se especifican las partes. Los valores de corriente máxima del controlador para esta parte se miden a 2 V (fuente) y 8 V (sumidero), y la tensión mínima del variador de puerta no se especifica a esta corriente sino a una corriente más baja. TI no da ninguna curva para esta parte, solo unos pocos puntos discretos. El FET parece razonable con sus valores de capacitancia de transferencia de entrada y reversa. Por lo tanto, un cálculo preciso del tiempo de conmutación no es realmente factible.

Habiendo dicho esto, deberías esperar tiempos de cambio en cientos de nanosegundos en lugar de los 19 uS que has estimado. Puede ajustar el tiempo de conmutación con una resistencia en serie en la unidad de la puerta, aunque esto puede no ser necesario ya que la pieza tiene un tiempo muerto incorporado. Haga que los trazados FET sean anchos y cortos, incluida la puerta, para evitar la inductancia.

    
respondido por el John Birckhead

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