電動車無刷電機控制器短路的工作模型

2．2 根據瞬態溫升和單脈沖功率計算允許的單脈沖時的熱阻

由圖2可知，短路時MOSFET耗散的功率約為：

P = Vds × I = 25 × 400 = 10000W
脈沖的功率也可以通過將圖二測得波形存為EXCEL格式的數據，然后通過EXCEL進行積分，從而得到比較精確的脈沖功率數據。

對于MOSFET溫升計算有如下公式：

Trising = P × Zθjc × Rθjc
其中：

Rθjc------結點至表面的熱阻，可從元器件Date sheet中查得。
Zθjc------熱阻系數
Zθjc = Trising ÷（ P × Rθjc）
Zθjc = 66 ÷ （10000 × 0.45）= 0.015

2．3 根據單脈沖的熱阻系數確定允許的短路時間

由圖3最下面一條曲線（單脈沖）可知，對于單脈沖來說，要想獲得0.015的熱阻系數，其脈沖寬度不能大于20us。

3 設計短路保護應注意的幾個問題

由于不同控制器的PCB布線參數不一樣，導致相線短路時回路阻抗不等，短路電流也因此不同。所以，不同設計的控制器應根據實際情況設計確當的短路保護時間。

由于應用中使用的電源電壓有可能不同，也會導致短路電流的不同，同樣也會影響到保護時間。

注意控制器實際工作時的可能最高溫度，工作溫度越高，短路保護時間就應該越短。

本文討論的短路保護時間是指MOSFET能承受的最長短路時間。在設計短路保護電路時，應考慮硬件及軟件的響應時間，以及電流保護的峰值，這些參數都會影響到最終的保護時間。因此，硬件電路設計和軟件的編寫致關重要。

本文討論的短路保護時間是單次短路保護時間，短路后短時間內不能再次短路。如果設計成周期性短路保護，則短路保護時間應更短。

4 結論

短路保護在瞬間大電流時能對MOSFET提供可靠的快速保護，大大增加了控制的可靠性，減少了控制器的損壞率。