我們研究了如何在最終應用未知時為 FET 建議適當?shù)慕徊鎱⒖?。在本博客和本系列即將發(fā)布的文章中，我們將開始研究針對特定最終應用需要考慮哪些具體考慮因素，從最終應用中用于驅動電機的 FET 開始。

電機控制是 30V-100V 分立 MOSFET 的一個巨大（且快速增長的）市場，特別是對于驅動直流電機的許多拓撲結構。在這里，我將專注于選擇正確的 FET 來驅動有刷、無刷和步進電機。雖然硬性規(guī)則很少，而且可能有無數(shù)種不同的方法，但我希望這篇文章能讓我們了解根據(jù)我們的最終應用從哪里開始。

第一個可能也是最簡單的選擇是我們需要的擊穿電壓。由于電機控制的頻率往往較低，因此與電源應用相比會導致較低的振鈴，因此輸入電源軌與 FET 擊穿之間的裕量趨向于更加激進（通常以使用緩沖器）以獲得較低電阻的 FET。但總的來說，在 BV DSS和最大輸入電壓 V IN之間設置 40% 的緩沖并不是一個壞規(guī)則——根據(jù)我們預期的振鈴量以及我們愿意用外部抑制振鈴的程度來給予或取用 10%無源元件。

選擇封裝類型可能是最關鍵的決定，完全取決于設計的功率密度要求（見圖 1）。在 2A 以下，F(xiàn)ET 最常（但不總是）被吸收到驅動器集成電路 (IC) 中。對于低于 10A 的步進電機和低電流有刷和無刷應用，小型 PQFN 型器件（SON 2mm x 2mm、SON 3.3mm x 3.3mm）可提供最佳功率密度。如果我們優(yōu)先考慮低成本而不是更高的功率密度，較舊的 SOIC 型封裝可能會完成工作，但不可避免地會占用更多的印刷電路板 (PCB) 空間。

圖 1：用于驅動不同電機電流的各種封裝選項（封裝未按比例顯示）

小型電池供電工具和家用電器占據(jù)的 10A-30A 空間是 5mm×6mm QFN 的最佳選擇。除此之外，更高電流的電源和園藝工具傾向于并聯(lián)多個 FET，或者它們實現(xiàn)更大的封裝設備，如 D2PAK 或通孔封裝，如 TO-220。這些封裝可以容納更多的硅，從而實現(xiàn)更低的電阻、更高的電流能力和更好的熱性能。在大型散熱器上安裝通孔封裝會導致更多損耗，并允許消耗更多功率。

設備可以消耗多少功率的問題取決于最終應用的熱環(huán)境，就像它取決于 FET 的封裝一樣。雖然表面貼裝器件通常通過 PCB 耗散大部分熱量，但我們可以將其他封裝，如上述 TO-220 或 TI 的 DualCool? 功率塊器件（下圖 2）連接到散熱器，以便將熱量從電路板中帶走，并增加 FET 可以消耗的最大功率。

最后要看的是你應該瞄準什么阻力。在某些方面，選擇 FET 來驅動電機比選擇 FET 作為電源更簡單，因為較低的開關頻率決定了傳導損耗在熱性能中占主導地位。我并不是說我們可以完全忽略 P LOSS估計中的開關損耗。相反，我看到過最壞的情況，開關損耗可能占總 P LOSS的 30%在一個系統(tǒng)中。但這些損耗仍然僅次于傳導損耗，因此不應該是我們的首要考慮因素。圍繞超高失速電流設計的電動工具通常傾向于將 FET 推至最大耐熱性，因此我們選擇的封裝中電阻最低的器件是一個很好的起點。

在結束之前，我想回顧一下前面提到的電源塊設備。40V CSD88584Q5DC 和 60V CSD88599Q5DC 是兩個垂直集成的半橋解決方案，采用單個 5mm×6mm QFN DualCool 封裝（參見圖 2）。將傳統(tǒng)分立式 5mm x 6mm 器件的每占位面積的低電阻翻倍，同時提供用于散熱器應用的裸露金屬頂部，這些器件特別適合處理空間中的更高電流（40A 及更高）-受限的應用程序。

圖 2：堆疊芯片功率塊機械故障

在為我們的設計采用更笨重的 TO 封裝之前，可能值得在其中一個電源塊上運行這些數(shù)字，看看我們是否可以在 PCB 占位面積和散熱器尺寸上節(jié)省一些空間。