电机驱动系统中电超应力的含义和来源

“幻烟”是一个非正式的术语，用来指由过热的电子电路和元件产生的腐蚀性烟雾。几乎每个电气工程师都说过，——通常发生在他们忘记调整电源电压电平或意外将电压轨短路到逻辑引脚的时候。

该事件的技术原因是电气过应力(EOS)。虽然人为失误是常见的原因，但也有其他可能的原因，比较微妙。EOS通常是在tee2e社区汽车驾驶员论坛上发布的一些常见问题背后的原因(包括那些以“我的汽车驾驶员已经停止正常工作”、“我的汽车驾驶员损坏”和“我的汽车不再旋转”开始的问题)。下面，作者将简要说明什么是EOS，并列举了几种可能导致电机驱动系统EOS的常见原因。在下一篇文章中，作者将讨论几种可以帮助您防止电机驱动系统中EOS的方法。

状态方程是当电子设备受到超过设备规定极限的电流或电压时发生的热损伤。热损伤通常是由EOS事件中产生的过多热量(电阻器上的大电流)引起的。这种高温会损坏用于构建集成电路的材料，从而导致其运行的破坏或永久改变。

既然知道了EOS是什么，怎么知道规定的极限是什么？要达到这个目的，你必须仔细查看电子设备产品规格中的绝对额定值表(请参考表1，来自DRV8701产品规格)。绝对额定值超过技术规范——，会发生永久性损坏。在产品规格中，绝对额定值与推荐工况不同；如果超过了这些推荐工作条件的规格，设备可以继续运行，但只能在产品规格中推荐工作条件之外的规格中运行。违反表1的一个例子是：如果虚拟机电源引脚达到50V……由于电源轨上的瞬态事件.

表1:绝对额定值表1:DRV8701

那么，电机驱动系统中EOS的一些常见原因是什么呢？

电源过压

状态方程常见的原因之一是器件电源输入端的过压事件。电源过压可能是由电机再生电能(如前一篇文章所述，见图1)或系统外部事件(如部件故障)引起的。要了解过压事件的根本原因，需要在所有可能的内部和外部工作条件下监控系统电源轨。

图1:电源过压瞬变

开关瞬态

电机驱动系统中EOS现象的另一个常见原因是与功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关相关的电压瞬变。在理想的半桥开关系统中，电压将在VGROUND和VSUPPLY之间交替波动(图2)。但在现实世界中，功率MOSFET和印刷电路板(PCB)布局中的寄生现象会导致电压瞬变——，电压会变得低于VGROUND或高于VSUPPLY(图3)。

图2:理想的半桥驱动器

ed-image.ashx/__size/550x0/__key/communityserver-blogs-components-weblogfiles/00-00-00-01-24/1067.0435.4.jpg_2D00_600x0.jpg" />

图3：存在寄生现象的半桥驱动器

MOSFET过流

笔者将提到的后一种EOS事件与功率MOSFET的过流有关。TI的集成电机驱动器具有过流和过温保护功能，可防止过流情况下的EOS。笔者在以前的一篇文章中详细讨论过这些，但对于使用栅极驱动器（具有外部功率MOSFET）的系统，您必须注意不要违反MOSFET安全工作区规定。功率MOSFET产品说明书通常会包含一个安全工作区（SOA）曲线图（如图4所示）。功率MOSFET中电流过大将终导致该器件或其封装的热损坏。

图4：CSD18540Q5B安全工作区

在下一篇文章中，笔者将讨论一些可防止电机驱动系统里出现EOS现象的常用解决方案。这些解决方案的涵盖范围从外部保护组件到简单的设计注意事项。如果您希望笔者解决与EOS相关的特定问题，请在下边发表意见或在TI E2E社区电机驱动器论坛提问。

其它资源：

阅读本系列（专门针对电机驱动器论坛上常见的问题）中的其它博客。

您在寻求其它可防止EOS事件的建议吧？那么请在这段“Engineer It”视频中找到小贴士。