電機驅動系統中電超應力的含義和來源

“幻煙”是一個非正式的術語，用來指由過熱的電子電路和元件產生的腐蝕性煙霧。幾乎每個電氣工程師都說過，——通常發生在他們忘記調整電源電壓電平或意外將電壓軌短路到邏輯引腳的時候。

該事件的技術原因是電氣過應力(EOS)。雖然人為失誤是常見的原因，但也有其他可能的原因，比較微妙。EOS通常是在tee2e社區汽車駕駛員論壇上發布的一些常見問題背后的原因(包括那些以“我的汽車駕駛員已經停止正常工作”、“我的汽車駕駛員損壞”和“我的汽車不再旋轉”開始的問題)。下面，作者將簡要說明什么是EOS，并列舉了幾種可能導致電機驅動系統EOS的常見原因。在下一篇文章中，作者將討論幾種可以幫助您防止電機驅動系統中EOS的方法。

狀態方程是當電子設備受到超過設備規定極限的電流或電壓時發生的熱損傷。熱損傷通常是由EOS事件中產生的過多熱量(電阻器上的大電流)引起的。這種高溫會損壞用于構建集成電路的材料，從而導致其運行的破壞或永久改變。

既然知道了EOS是什么，怎么知道規定的極限是什么？要達到這個目的，你必須仔細查看電子設備產品規格中的絕對額定值表(請參考表1，來自DRV8701產品規格)。絕對額定值超過技術規范——，會發生永久性損壞。在產品規格中，絕對額定值與推薦工況不同；如果超過了這些推薦工作條件的規格，設備可以繼續運行，但只能在產品規格中推薦工作條件之外的規格中運行。違反表1的一個例子是：如果虛擬機電源引腳達到50V……由于電源軌上的瞬態事件.

表1:絕對額定值表1:DRV8701

那么，電機驅動系統中EOS的一些常見原因是什么呢？

電源過壓

狀態方程常見的原因之一是器件電源輸入端的過壓事件。電源過壓可能是由電機再生電能(如前一篇文章所述，見圖1)或系統外部事件(如部件故障)引起的。要了解過壓事件的根本原因，需要在所有可能的內部和外部工作條件下監控系統電源軌。

圖1:電源過壓瞬變

開關瞬態

電機驅動系統中EOS現象的另一個常見原因是與功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的開關相關的電壓瞬變。在理想的半橋開關系統中，電壓將在VGROUND和VSUPPLY之間交替波動(圖2)。但在現實世界中，功率MOSFET和印刷電路板(PCB)布局中的寄生現象會導致電壓瞬變——，電壓會變得低于VGROUND或高于VSUPPLY(圖3)。

圖2:理想的半橋驅動器

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圖3：存在寄生現象的半橋驅動器

MOSFET過流

筆者將提到的后一種EOS事件與功率MOSFET的過流有關。TI的集成電機驅動器具有過流和過溫保護功能，可防止過流情況下的EOS。筆者在以前的一篇文章中詳細討論過這些，但對于使用柵極驅動器（具有外部功率MOSFET）的系統，您必須注意不要違反MOSFET安全工作區規定。功率MOSFET產品說明書通常會包含一個安全工作區（SOA）曲線圖（如圖4所示）。功率MOSFET中電流過大將終導致該器件或其封裝的熱損壞。

圖4：CSD18540Q5B安全工作區

在下一篇文章中，筆者將討論一些可防止電機驅動系統里出現EOS現象的常用解決方案。這些解決方案的涵蓋范圍從外部保護組件到簡單的設計注意事項。如果您希望筆者解決與EOS相關的特定問題，請在下邊發表意見或在TI E2E社區電機驅動器論壇提問。

其它資源：

閱讀本系列（專門針對電機驅動器論壇上常見的問題）中的其它博客。

您在尋求其它可防止EOS事件的建議吧？那么請在這段“Engineer It”視頻中找到小貼士。