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本文介紹了電動自行車無刷電機控制器的熱設計。其中包括控制器工作原理的介紹、MOSFET功率損耗的計算、熱模型的分析、穩態溫升的計算、導熱材料的選擇、熱仿真等。
1. 引言
由于功率MOSFET具有驅動電流小、開關速度快等優點，已經被廣泛地應用在電動車的控制器里。但是如果設計和使用不當，會經常損壞MOSFET，而且一旦損壞后MOSFET的漏源極短路，晶圓通常會被燒得很嚴重，大部分用戶無法準確分析造成MOSFET損壞的原因。所以在設計階段，有關MOSFET的可靠性設計是致關重要的。
MOSFET通常的損壞模式包括：過流、過壓、雪崩擊穿、超出安全工作區等。但這些原因導致的損壞最終都是因為晶圓溫度過高而損壞，所以在設計控制器時，熱設計是非常重要的。MOSFET的結點溫度必須經過計算，確保在使用過程中MOSFET結點溫度不會超過其最大允許值。
2. 無刷電機控制器簡介
由于無刷電機具有高扭矩、長壽命、低噪聲等優點，已在各領域中得到了廣泛應用，其工作原理也已被大家廣為熟知，這里不再詳述。國內電動車電機控制器通常工作方式為三相六步，功率級原理圖如圖1所示，其中Q1， Q2為A相上管及下管；Q3， Q4為B相上管及下管；Q5， Q6為C相上管及下管。MOSFET全部使用AOT430。 MOSFET工作在兩兩導通方式，導通順序為Q1Q4→Q1Q6→Q3Q6→Q3Q2→Q5Q2→Q5Q4→Q1Q4，控制器的輸出通過調整上橋PWM脈寬實現，PWM頻率一般設置為18KHz以上。
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