计算电机驱动器的功耗

工程小贴士
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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