导致电机电气过应力的根源分析

经常在各大贴吧论坛里看到关于电机的提问，比如“我的电机驱动器已停止正常工作”、“我的电机驱动器被损坏了”以及“我的电机不再旋转了”开头的问题，究其背后的根本原因往往就是EOS。下面我们在文中就简单的说一说EOS是什么，并且列举出电机驱动系统里导致EOS的几大常见根源。

一、EOS的定义

广义的过电应力（Electricaloverstress,EOS）是指元器件承受的电流或电压应力超过其允许的最大范围。过电应力是影响光耦器件的因素之一。

二、EOS规定限值

我们了解了EOS是什么，那么如何能知道规定限值是多少呢？为达到这个目的，我们必须仔细查看电子器件产品说明书中的绝对最大额定值表（请参看表1，它来自DRV8701产品说明书）。绝对最大额定值的技术规格是这样的——超过它们会发生永久性损坏。在产品说明书中，绝对最大额定值与推荐工作条件不同；如果超过那些推荐工作条件的技术规格，器件可以继续运行，只是在以产品说明书推荐工作条件范围之外的技术规格运行。违反表1规定的一个例子是：如果由于电源轨上的瞬态事件，VM电源引脚达到了50V……

表1：DRV8701的绝对最大额定值表

三、EOS常见根源

在电机驱动系统里导致EOS的一些常见根源是什么？

1、电源过压

EOS的最常见根源之一是器件电源输入端上的过压事件。电源过压可由电机再生电能或系统的外部事件（如组件故障）引起。了解过压事件的根源所在需要在一切可能的内部和外部运行条件下监测系统电源轨。

图1：电源过压瞬变

2、开关瞬变

导致电机驱动系统中出现EOS现象的另一种常见根源是：遭受与功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的开关相关的电压瞬变。在理想的半桥开关系统中，电压将在VGROUND和VSUPPLY（图2）之间交替波动。但在现实中，功率MOSFET和印刷电路板（PCB）布局中的寄生现象会导致电压瞬变——电压将变得低于VGROUND或高于VSUPPLY（图3）。

图2：理想的半桥驱动器

图3：存在寄生现象的半桥驱动器

3、MOSFET过流

TI的集成电机驱动器具有过流和过温保护功能，可防止过流情况下的EOS。对于使用栅极驱动器（具有外部功率MOSFET）的系统，必须注意不要违反MOSFET安全工作区规定。功率MOSFET产品说明书通常会包含一个安全工作区（SOA）曲线图（如图4所示）。功率MOSFET中电流过大将最终导致该器件或其封装的热损坏。

图4：CSD18540Q5B最大安全工作区