中心議題：

• MOSFET簡化三相無刷電機驅動

解決方案：

• 使用具有快速體二極管恢複特性MOSFET
• MOSFET內部的體二極管用作續流二極管

tigaoxiaolvhejienengshijiadianyingyongzhongshouyaodewenti。sanxiangwushuazhiliudianjiyinqixiaolvgaohechicunxiaodeyoushierbeiguangfanyingyongzaijiadianshebeizhongyijihenduoqitayingyongzhong。ciwai，youyucaiyongledianzihuanxiangqidaitijixiehuanxiangzhuangzhi，sanxiangwushuazhiliudianjibeirenweikekaoxinggenggao。

標準的三相功率級(powerstage)被用來驅動一個三相無刷直流電機，如圖1所示。功率級產生一個電場

，為了使電機很好地工作，這個電場必須保持與轉子磁場之間的角度接近90°。六步序列控製產生6個定子磁場向量

，這些向量必須在一個指定的轉子位置下改變。霍爾效應傳感器掃描轉子的位置。為了向轉子提供6個步進電流，功率級利用6個可以按不同的特定序列切換的功率MOSFET。下麵解釋一個常用的切換模式
，可提供6個步進電流。

MOSFETQ1
、Q3和Q5高頻(HF)切換，Q2、Q4和Q6低頻(LF)切換。當一個低頻MOSFET處於開狀態，而且一個高頻MOSFET處於切換狀態時，就會產生一個功率級。

步驟1)功率級同時給兩個相位供電，而對第三個相位未供電。假設供電相位為L1
、L2，L3未供電。在這種情況下，MOSFETQ1和Q2處於導通狀態，電流流經Q1
、L1、L2和Q4。

步驟2）MOSFETQ1關斷。因為電感不能突然中斷電流，它會產生額外電壓

，直到體二極管D2被直接偏置
，並允許續流電流流過。續流電流的路徑為D2
、L1
、L2和Q4。

步驟3）Q1打開，體二極管D2突然反偏置。Q1上總的電流為供電電流(如步驟1)與二極管D2上的恢複電流之和。
         
                                                    圖1：三相逆變器拓撲結構圖   

圖2所示MOSFET器件的截麵圖，顯示出其中的體-漏二極管。在步驟2，電流流入到體-漏二極管D2(見圖1)，該二極管被正向偏置
，少數載流子注入到二極管的區和P區。
      
                                      圖2：MOSFET器件的截麵圖
，電流流經其內部的體二極管[page]

當MOSFETQ1導通時，二極管D2被反向偏置，N區的少數載流子進入P+體區，反之亦然。這種快速轉移導致大量的電流流經二極管
，從N-epi到P+區，即從漏極到源極。電感L1對於流經Q2和Q1的尖峰電流表現出高阻抗。Q1表現出額外的電流尖峰，增加了在導通期間的開關損耗。圖4a描述了MOSFET的導通過程。

為改善在這些特殊應用中體二極管的性能，研發人員開發出具有快速體二極管恢複特性MOSFET。當二極管導通後被反向偏置，反向恢複峰值電流Irrm較小
，完成恢複所需要的時間更短(見圖3)。

                     
                 圖3：具有快速體二極管恢複特性MOSFET，反向恢複峰值電流較小
，恢複時間縮短。

我們對比測試了標準的MOSFET和快恢複MOSFET。ST推出的STD5NK52ZD(SuperFREDmesh係列)放在Q2(LF)中，如圖4b所示。在Q1MOSFET(HF)的導通工作期間，開關損耗降低了65%。采用STD5NK52ZD時效率和熱性能獲得很大提升(在不采用散熱器的自由流動空氣環境下，殼溫從60°C降低到50°C)。在這種拓撲中，MOSFET內部的體二極管用作續流二極管，采用具有快速體二極管恢複特性MOSFET更為合適。

           


           
        圖4：a)Q2采用標準MOSFET的開狀態操作

；b)Q2采用ST公司的STD5NK52ZDMOSFET開狀態操作

SuperFREDmesh技術彌補了現有的FDmesh技術
，具有降低導通電阻，齊納柵保護以及非常高的dv/dt性能，並采用了快速體-漏恢複二極管。N溝道520V
、1.22歐姆、4.4ASTD5NK52ZD可提供多種封裝，包括TO-220、DPAK、I2PAK和IPAK封裝。

該器件為工程師設計開關應用提供了更大的靈活性。其他優勢包括非常高的dv/dt，經過100%雪崩測試，具有非常低的本征電容、良好的可重複製造性，以及改良的ESD性能。此外，與其他可選模塊解決方案相比，使用分立解決方案還能在PCB上靈活定位器件，從而實現空間的優化，並獲得有效的熱管理
，因而這是一種具有成本效益的解決方案。