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电机驱动器的绝对最大额定值

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本文将介绍电机驱动器的绝对最大额定值相关的内容。尽管标题中有“电机驱动器”字样,但是绝对最大额定值的定义不仅局限于电机驱动器,同样适用于其他半导体元器件等更大范围。本文之所以选取了电机驱动器的绝对最大额定值这个主题,是为了通过正确理解绝对最大额定值的定义和意图来避免麻烦。

什么是绝对最大额定值?

为了保险起见,我们先来回顾一下绝对最大额定值的定义。关于半导体元器件的术语定义,原则上遵循“JIS C 7032 晶体管通则”。在该通则中对“绝对最大额定值”的定义是“即使瞬时也不允许超过的极限值,是不允许有任何两个项目同时达到的极限值”。简而言之,可以解释为“无论时间有多短,绝对不能超过绝对最大额定值中的任何项目的值”。

电机驱动器的绝对最大额定值

在电机驱动器的设计过程中,可能会被问及是否会流过输出电流为脉冲状(即短时间尖峰状)的电流,并且该电流值是否存在瞬时超过绝对最大额定值的问题。从上面我们回顾过的绝对最大额定值的定义来看,答案很明确:“不可以”。针对绝对最大额定值,没有关于其“公差”或“瞬时”(某些项目规定了时间)的争论。

让我们来实际看一下电机驱动器IC的绝对最大额定值示例。下表摘自ROHM内置了直流有刷电机用H桥电路的产品的技术规格书。

在该示例中,输出电流的绝对最大额定值为3.0A,因此原则上不可超过该值,但是在其下方有一项称为“输出电流(峰值)”的项目,并配有注释Note 2。如果是脉冲宽度为1ms以下且占空比为20%的脉冲,则绝对最大额定值为4A。如果上述脉冲冲量在该规定范围内,则可以允许;但如果超过则无论如何都不允许。顺便提一下,在这个示例中,有一个有时间规定的输出电流项目,但是并不是所有的电机驱动器IC都有这个项目。绝对最大额定值的项目因制造商和型号而异。

另外,输出电流的绝对最大额定值3.0A带有注释Note 1:“不得超过Tjmax=150℃”。这意味着,仅从输出电流的角度来看可以承受到3.0A的电流,但是实际流过的电流仅限Tjmax在150℃以下的条件。按照绝对最大额定值的定义,不得超过有规定的任何项目,因此,有时即使未达到绝对最大额定值,但就像上述示例一样,类似电流和发热量之间具有相关性的项目,一方会受到另一方项目的限制。

超过绝对最大额定值时

通常,超过绝对最大额定值可能会导致特性和耐压性能的劣化甚至发生损坏,即使在此之后未立即发现异常,也可能会导致使用寿命缩短。
有些项目哪怕超出一点点就可以立即导致损坏,但有些项目则不能。即便如此,也不允许“反正只有一瞬间”的想法。有时,可能会听到“虽然不遵守电流值的规定很危险,但是温度稍微超一点没关系”这样的说法,但这不仅是没有任何根据的,而且是不了解绝对最大额定值的定义和目的的典型案例。

因此,如果在设计中存在超出绝对最大额定值的情况,就需要改善设计,采取措施保持在绝对最大额定值范围之内,或者考虑使用能够容许这种更高绝对最大额定值的元器件或组件。

绝对最大额定值与推荐工作条件和标准值之间的关系

除了绝对最大额定值外,技术规格书中还会给出“推荐工作条件”和“标准值”。要想很好地了解绝对最大额定值,这两项是仅次于“定义”的重要项目。也就是说,“即使给出了绝对最大额定值也只是可以容许的值,并非工作和特性值的保证值。”

这是同一电机驱动器IC的技术规格书中给出的“推荐工作条件”。

就输出电流(连续)而言,推荐的工作条件为最大2.4A,小于绝对最大额定值3.0A。这是为了确保规定的特性值和预期的可靠性而使用的条件。

在电源电压示例中,绝对最大额定值为-0.2V~36.0V,而推荐工作条件为8V~28V。用这个作为示例可能更容易理解。最小值8V表示电源电压在8V以下时,该电机驱动器IC可能无法正常工作。当然,给电源施加5V或3.3V的电压也没有什么问题,但大概IC不会工作。顺便提一下,电气特性的标准值中电源电压条件基本上是24V,这是推荐工作条件的标准值。

最后我们总结一下。包括电机驱动器在内,绝对最大额定值既简单又严格,并且绝对不能超过所规定的值。这不仅限于电机驱动器IC,而是半导体元器件界的通识。在进行电机驱动器以及其他的设计和评估时,需要在各种可能的条件下确认实际工作情况,并确认是否在绝对最大额定值范围内,而且,需要确认是否符合推荐工作条件这个大原则,尤其需要确认脉冲状的电压和电流。

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