机电PWM驱动--MOSFET寄生二极管功耗-KIA MOS管

本文阐发一下利用有刷直流机电驱动器IC停止PWM驱动时，经由过程输入MOSFET的寄生二极管停止电流再生时的功耗。

经由过程MOSFET的寄生二极管停止电流再生时，功耗是不是会大于计较值？

当经由过程输入MOSFET的寄生二极管停止电流再生时，其功耗应当是寄生二极管的正向电压×机电电流。但是现实上，偶然功耗能够会大于这个计较值。

其缘由是当电流流过输入MOSFET的寄生二极管从而发生正向电压时，MOSFET规划上固有的寄生晶体管会任务，电流从 电源 流向GND。这个电流小到缺乏流过二极管的电流的几非常之一，但功耗是“电源电压×电源－GND间电流”，是电源电压较高时不可轻忽的值。

下面将从驱动器输入MOSFET的状况、电流的活动和输入MOSFET的规划角度来诠释申明这类景象。

起首来看电流再生时输入MOSFET的状况和再生电流的活动环境。下面是H桥电路，但此中省略了与任务有关的MOSFET。

（a）是给机电供应电流时的电路，（b）和（c）都是电流再生时的电路，但因为有两种电路状况，以是将（b）定名为“电流再生时1”、将（c）定名为“电流再生时2”。

（b）电流再生时1是在供应电流时将导通的Q1封闭、而Q4坚持导通。在这类状况下，电流经由过程关断状况的Q2的寄生二极管和导通状况的Q4再生。

（c）电流再生时2是在供应电流时将导通的Q1和Q4关断，一切MOSFET处于关断状况。在这类环境下，电流经由过程Q2和Q4的寄生二极管再生。

接上去，为了申明致使流过附加电流的寄生晶体管，给出了机电驱动器IC的输入MOSFET的规划表示图（截面图）。在下面的电路图中，高边利用了Pch MOSFET，低边利用了Nch MOSFET，以是下图中也别离列出了它们的规划。

在输入Nch MOSFET中，由漏极D的N型分散层、元件分手用的P型分散层和毗连到电源的N型分散层（在这里是毗连到输入Pch MOSFET的源极S），能够构成寄生NPN晶体管Qa。

当再生电流流过这个Nch MOSFET的源极和漏极之间的寄生二极管Di_a时，因为元件分手P型分散层是与GND相毗连的，是以寄生NPN晶体管Qa的基极和发射极之间的二极管也会发生正向电压。为此，寄生NPN晶体管Qa导通，流过集电极电流并从电源Ea罗致电流。

对输入Pch MOSFET来说，道理也不异。能够由漏极D的P型分散层、与源极S共用的背栅N型分散层、元件分手等的P型分散层来构成寄生PNP晶体管Qb。

当再生电流流过该Pch MOSFET的源极和漏极之间的寄生二极管Di_b时，寄生PNP晶体管Qb导通，流过集电极电流，且电流流向GND。

当再生电流流过输入MOSFET的寄生二极管时，电流经由过程寄生晶体管在电源和GND之间活动。普通来说，流过的电流比再生电流小两个数目级摆布，但会因IC所利用的工艺和MOSFET的规划而有很大差别。

是以，当经由过程输入MOSFET的寄生二极管利用电流再生时，须要确认经由过程这些寄生晶体管流过的电流巨细。

比方，在“（c）电流再生时2”中，假定电源电压Ea=24V，再生电流Io=1.0A，Nch MOSFET寄生二极管的正向电压VF_N=0.8V，Pch MOSFET的寄生二极管正向电压VF_P=0.95V，Nch MOSFET的寄生晶体管和Pch MOSFET的寄生晶体管的电源和GND之间活动的电流与再生电流之比都为k1=1/100，则功耗Pc以下：

Pc＝Io×（VF_N＋VF_P＋2×k1×Ea）

＝1×（0.8＋0.95＋2×1/100×24）

＝1.75＋0.48＝2.23W

在这个示例中，流经寄生晶体管的电流对功耗的影响是相对不能轻忽的。在电源电压Ea高时须要注重。

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