Karakterisatie van het opwarmingsgedrag ten gevolge van de schakelverliezen in een BLDC motor driver

Abstract

Melexis in Tessenderlo ontwerpt onder andere sensorloze brushless DC motor drivers voor het aansturen van brandstofpompen. Na de ontwerpfase van deze driver volgt er een karakterisatiefase waarbij eigenschappen worden getypeerd aan de hand van wetenschappelijke testen. Deze masterproef onderzoekt de dynamische opwarming van de chip als gevolg van de schakelverliezen veroorzaakt door de vermogen MOSFETs in de chip.

Een eerste stap was het ontwikkelen van een meetsetup, vertrekkend vanaf een Melexis applicatiebord. Hierbij werd de microcontroller software uitgebreid voor het uitlezen van de MOSFETs stroom en hun temperaturen. Dit werd gevolgd door het ontwerpen van een PI-regelaar. Deze controleert dat de RMS stroom door de MOSFETs constant blijft tijdens de meting. Ten slotte stuurde een LabVIEW programma de meting aan en legde de meetresultaten vast in een log bestand.

De meetresultaten tonen aan dat bij een spanning van 12V en een stroom onder de 1.75A de thermische bijdrage te wijten aan de schakelverliezen kleiner dan 10°C is. Daarboven vergroot deze bijdrage tot ongeveer 33°C bij een stroom van 3.3A. Vervolgens is dezelfde test uitgevoerd met een hogere voedingsspanning van 25V. Daarbij is de thermische bijdrage merkbaar veel groter. Namelijk voor een stroom kleiner dan 1.75A is de opwarming al ongeveer 34°C en vergroot deze in totaal tot 72°C bij 3.0A.