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 廈門莫格電氣自動化有限公司

：雷琳
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延長壽命的新的控制系統(tǒng)!
下面是我公司的優(yōu)勢產(chǎn)品(日常用的zui多的,還有不常用的未列出，但都有做的)歡迎您的咨詢！
本公司主要優(yōu)勢產(chǎn)品：
【美國，英維思 Invensys FOXBORO IA系統(tǒng), Triconex ESD系統(tǒng)】
【美國AB ..1756系列,1785系列,1746系列,1747系列,1771系列】
【瑞士ABB.. 機(jī)器人 DSQC系列,ABB Advant OCS,ABB Procontic PLC CPU】
【法國施耐德140*康昆騰系列處理器,內(nèi)存卡,電源模塊等?！?br />【德國西門子Siemens MOORE,S5,S7,6DD等】
【美國通用電氣GE..IC693/IC697系列】
【美國Westinghouse（西屋）：OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件】
【德國Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動模
塊等。】
【美國Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列】

隨著電動車市場競爭的日益激烈，消費(fèi)者和商家對整車的質(zhì)量及可靠性要求越來越高。與此同時(shí)，作為整車四大件之一的控制器的技術(shù)也不斷成熟，可靠性也越來越高，質(zhì)量已進(jìn)入一個(gè)相對穩(wěn)定的時(shí)期。由于在控制器的生產(chǎn)和使用過程中不可避免地會遇到相線短路的情況，如電機(jī)的線圈短路就會直接導(dǎo)致控制器的相線短路。因此，必須設(shè)計(jì)短路F3BU13-0N保護(hù)功能以提高控制器的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，許多工程師面往往忽略了短路保護(hù)時(shí)間設(shè)計(jì)的問題，因此本文就如何確定短路保護(hù)時(shí)間作一些探討，以便能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)作一些參考。
短路模型及分析
短路模型如圖1所示，其中僅畫出了功率輸出級的A、B兩相(共三相)。Q1和Q3為A相MOSFET，Q2和Q4為B相MOSFET，所有功率MOSFET均為AOT430。L1為電機(jī)線圈，Rs為電流檢測電阻。
當(dāng)控制器工作時(shí)，如電機(jī)短路，則會形成如圖1中所示的流經(jīng)Q2，Q3的短路電流，其電流值很大，達(dá)幾百安培，MOSFET的瞬態(tài)溫升很大，這種情況下應(yīng)及時(shí)保護(hù)，否則會使MOSFET結(jié)點(diǎn)溫度過高而使MOSFET損壞。短路時(shí)Q3電壓和電流波形如圖2所示。圖2a中的MOSFET能承受45μs的大電流短路，而圖2b中的MOSFET不能承受45μs的大電流短路，當(dāng)脈沖45μs關(guān)斷后，Vds回升，由于溫度過高，僅經(jīng)過10μs的時(shí)間MOSFET便短路，Vds迅速下降,短路電流迅速上升。由圖2我們可以看出短路時(shí)峰值電流達(dá)500A，這是由于短路時(shí)MOSFET直接將電源正負(fù)極短路，回路阻抗是導(dǎo)線，PCB走線及MOSFET的Rds(on)之和，其數(shù)值很小，一般為幾十毫歐至幾百毫歐。
合理計(jì)算保護(hù)時(shí)間
在實(shí)際應(yīng)用中，不同設(shè)計(jì)的控制器，其回路電感和電阻存在一定的差別以及短路時(shí)的電源電壓不同，導(dǎo)致控制器三相輸出線短路時(shí)的短路電流各不相同，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)跟據(jù)自己的實(shí)際電路和使用條件設(shè)計(jì)合理的保護(hù)時(shí)間。

短路保護(hù)時(shí)間計(jì)算步驟：
①計(jì)算MOSFET短路時(shí)允許的瞬態(tài)溫升
因?yàn)榭刂破饔锌赡苁窃谡９ぷ鲿r(shí)突然短路，所以我們的設(shè)計(jì)應(yīng)是基于正常工作時(shí)的溫度來計(jì)算允許的瞬態(tài)溫升。MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度可由下式計(jì)算：Tj = Tc + P×Rth(jc)
其中：
Tc：MOSFET表面溫度
Tj：MOSFET結(jié)點(diǎn)溫度
Rth(jc)：結(jié)點(diǎn)至表面的熱阻，可從元器件Date sheet中查得。
一般來說，一只控制器輸出功率為350W時(shí)，并且采用同步整流技術(shù)，續(xù)流側(cè)MOSFET的耗散功率為20W左右，即P=20W。同時(shí)我們假設(shè)MOSFET工作時(shí)的表面溫度Tc為100℃(炎熱的夏季MOSFET的表面溫度一般都會達(dá)到此值)，則： Tj = Tc+P×Rth(jc) = 100+20×0.45 = 109℃。
理論上MOSFET的結(jié)點(diǎn)溫度不能超過175℃，所以電機(jī)相線短路時(shí)MOSFET允許的溫升為：Trising = Tjmax - Tj = 175-109 = 66℃
②根據(jù)瞬態(tài)溫升和單脈沖功率計(jì)算允許的單脈沖時(shí)的熱阻
由圖2可知，短路時(shí)MOSFET耗散的功率約為：P = Vds×I = 25×400 = 10,000W
脈沖的功率也可以通過將圖二測得波形存為EXCEL格式的數(shù)據(jù)，然后通過EXCEL進(jìn)行積分，從而得到比較精確的脈沖功率數(shù)據(jù)。
對于MOSFET溫升計(jì)算有如下公式： Trising = P×Zθjc×Rθjc
其中：Rθjc: 結(jié)點(diǎn)至表面的熱阻，可從元器件Date sheet中查得。
Zθjc: 熱阻系數(shù)
由上式變形可得: Zθjc = Trising÷(P×Rθjc)
代入數(shù)據(jù)得：Zθjc = 66÷(10,000×0.45)= 0.015
③根據(jù)單脈沖的熱阻系數(shù)確定允許的短路時(shí)間
由圖3zui下面一條曲線(單脈沖)可知，對于單脈沖來說，要想獲得0.015的熱阻系數(shù)，其脈沖寬度不能大于20μs
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