本文介紹了電動(dòng)自行車(chē)無(wú)刷電機(jī)控制器的熱設(shè)計(jì)。其中包括控制器工作原理的介紹、MOSFET功率損耗的計(jì)算、熱模型的分析、穩(wěn)態(tài)溫升的計(jì)算、導(dǎo)熱材料的選擇、熱仿真等。

　　1. 引言

　　由于功率MOSFET具有驅(qū)動(dòng)電流小、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)的控制器里。但是如果設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)，會(huì)經(jīng)常損壞MOSFET，而且一旦損壞后MOSFET的漏源極短路，晶圓通常會(huì)被燒得很?chē)?yán)重，大部分用戶無(wú)法準(zhǔn)確分析造成MOSFET損壞的原因。所以在設(shè)計(jì)階段，有關(guān)MOSFET的可靠性設(shè)計(jì)是致關(guān)重要的。

　　MOSFET通常的損壞模式包括：過(guò)流、過(guò)壓、雪崩擊穿、超出安全工作區(qū)等。但這些原因?qū)е碌膿p壞最終都是因?yàn)榫A溫度過(guò)高而損壞，所以在設(shè)計(jì)控制器時(shí)，熱設(shè)計(jì)是非常重要的。MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度必須經(jīng)過(guò)計(jì)算，確保在使用過(guò)程中MOSFET結(jié)點(diǎn)溫度不會(huì)超過(guò)其最大允許值。

　　2. 無(wú)刷電機(jī)控制器簡(jiǎn)介

　　由于無(wú)刷電機(jī)具有高扭矩、長(zhǎng)壽命、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，已在各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，其工作原理也已被大家廣為熟知，這里不再詳述。國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)電機(jī)控制器通常工作方式為三相六步，功率級(jí)原理圖如圖1所示，其中Q1， Q2為A相上管及下管；Q3， Q4為B相上管及下管；Q5， Q6為C相上管及下管。MOSFET全部使用AOT430。 MOSFET工作在兩兩導(dǎo)通方式，導(dǎo)通順序?yàn)镼1Q4→Q1Q6→Q3Q6→Q3Q2→Q5Q2→Q5Q4→Q1Q4，控制器的輸出通過(guò)調(diào)整上橋PWM脈寬實(shí)現(xiàn)，PWM頻率一般設(shè)置為18KHz以上。
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