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新型电机驱动芯片面临一个问题:fredfet到底是什么?

2020年3月16日,通过罗伯特Keim

来自Power Integrations的新型BridgeSwitch电机驱动器有几个突出的原因，比如它的包和系统监控。但是我们如何看待它们的基本标签“fredfet”呢?

两年前，Power Integrations发布一个无刷直流电机驱动芯片家族据该公司称，在高达300w的无刷直流(BLDC)电机驱动应用中，实现了高达98.5%的转换效率。

本文研究了最近发布的BridgeSwitch家庭包括10个器件，其集成的fredfet直流电流额定值从1a到11.5 A。

如果你想知道FREDFET是什么，我们也会解决这个问题。

下图展示了电桥开关电机驱动器的一般功能。

一个典型的三相逆变器的示意图。

一个逻辑或处理器设备(在大多数情况下这将是一个单片机)负责，BridgeSwitch IC通过激活相应的驱动晶体管来响应逻辑电平高侧和低侧控制输入上的信号。

一些电机驱动集成电路包括控制和接口电路，但不是驱动电流进入电机绕组的实际晶体管。这种安排更加灵活，因为它允许我们根据应用程序的需要来微调晶体管的选择。

不过，一般来说，带有内部场效应管的电机驱动器简化了设计过程;如果规格表明能够满足关键性能要求，集成fet方法绝对是我的首选。

桥开关ic中的驱动晶体管是fredfet。场效应晶体管不是一个同质的批次，制造商可以通过提出新的名称来强调给定设备类别的特定特性。

“FREDFET”可能是这些FET命名中比较有趣的一个。说英语的人会注意到“弗雷德”也是人类的名字，如果有人来自els Paisos加泰罗尼亚人读到这里，我们可能会想，这些半导体设备是否需要一些保暖的衣服。

FREDFET是一种快速恢复(或快速反向)外延二极管场效应晶体管，非缩写的名称表明了最重要的特性:这些晶体管具有显示快速恢复特性的本体二极管。

二极管恢复是开关应用中的一个重要问题。它会影响系统的动态性能，与反向恢复相关的电流会导致功率损失，从而降低整体效率。

您可以在AAC贡献者Lonne Mays撰写的由两部分组成的系列文章中阅读更多关于这个主题的内容;第一篇文章讨论恢复及其重要性，以及第二个探讨了缓慢复苏和突然复苏之间的区别。

我不知道fredfet最早是什么时候引入的，但这个IEEE会议论文表明它们至少从1988年就存在了。作者将FREDFET描述为一个具有非常快的体二极管的MOSFET，具有类似于那些“离散快速外延整流器”的特性。

fredfet在开关应用中实现低损耗，有利于驱动感应负载。

Power Integrations推荐使用BridgeSwitch系列驱动两相和三相永磁电机无刷直流电机。我喜欢这些部分的一点是有趣的封装设计，它为两个集成的fredfet提供了单独的散热节点:

他们称之为InSOP-24C包

既然说到包装的问题，我应该提一下数据表提供了这些设备的PCB布局的广泛讨论(参见16-19页)。在下面的例子中，您可以看到它们是如何配置与这些暴露的衬垫相关的热通孔的。

预期的应用似乎主要是在消费者和家庭类别(例如，洗碗机，空调)，但这些设备似乎也可以在许多工业应用中找到一席之地。集成的晶体管可以处理600v，如上所述，该系列中功率最高的成员可以提供11.5 A到电机线圈。

这些芯片有相当多值得注意的功能，所以如果你想要一个更完整的图片，一定要看一下数据表。

Power Integrations强调了BridgeSwitch系列的监控和故障保护功能。这包括逐周电流限制、热过载保护、直流母线的欠压和过压传感，以及防止两个fet同时传导的保护。

通过通信接口，系统控制器可以查询设备状态，接收状态更新，以及在BridgeSwitch设备出现故障时进行复位。

下图让您了解双向状态接口是如何实现的。

通信位流状态图。

你认为集成fet的运动控制和外部fet的运动控制是什么?你是否发现外部场效应管倾向于提供优越的整体开关性能?欢迎在评论中分享你的想法。