有刷电机驱动器的功耗计算方法(一)
本文将探讨电机驱动器ic的功耗。
曾有人问，是否可以用下面的公式计算电机驱动器ic的功耗。
（ic电路电流+流过电机的电流）×电源电压
乍一看貌似没问题，但实际上是不正确的。“ic电路电流×电源电压”虽然不错，但“流过电机的电流×电源电压”中却含有电机的功耗，因此，正确的做法是应先求出电机驱动器ic的输出功耗，再加上ic电路的功耗。
输出功耗通过“损耗电压×输出电流”来计算。后续会介绍在电机驱动器ic输出段的h桥电路中的计算方法，在这里为了便于理解，给出了线性稳压器ic的功耗计算公式作为简单示例。
线性稳压器ic的功耗＝自身功耗(vin×iin)＋输入输出电压差(vin－vout)×输出电流(io)
在该公式中，iin是技术规格书中被称为“icc”或“iq”等的电流，是从vin引脚流到ic内部的输出稳压控制电路并被消耗的电流。下一项“输入输出电压差×输出电流”是输出损耗（消耗）功率。
例如，在运算放大器ic的输出电流未达到毫安级别的情况下，即使通过“电源电压×电源电流”来计算，也不会对其误差产生很大的影响，但对于电源ic或电机驱动器ic这类需要供应较大输出电流的ic来说，如果按照“电源电压×输出电流”来计算，则会产生很大误差。
这样的说明虽然貌似有些绕弯，但是电机驱动器ic的功耗计算也是相同的思路。
有刷电机驱动器的功耗计算方法 下面将以有刷电机驱动器ic为例来说明功耗计算公式。有刷电机驱动器ic的典型驱动方法包括恒压驱动和pwm驱动，因此先来介绍恒压驱动。
①恒压驱动时的功耗计算
恒压驱动的情况下，有刷电机驱动器ic的功耗pc基本上可以通过以下公式求得：
pc＝小信号部电路电流×电源电压＋流过电机的电流×(高边输出间的电压＋低边输出间的电压)
下图是表示功耗发生在哪部分以及功耗的产生机制示意图。
标为“小信号部”的部分是有刷电机驱动器ic的控制电路，设这部分的电路电流为icc、电源电压为vcc、流过电机的电流为io。此外，q1～q4的mosfet在输出段的h桥电路中。
小信号部电路的功耗可以简单地通过icc×vcc来计算。
h桥部分是高边q1和低边q4导通，io从vcc经由q1流向电机，并经由q4流向gnd。需要求此时的h桥的功耗（损耗）。mosfet的导通状态可以等效地视为电阻器，其阻值为mosfet的导通电阻ron。假设高边q1的导通电阻为ronh、低边q4的导通电阻为ronl，则各输出之间的电压可用以下公式来表示。
高边输出间的电压vh＝io×ronh
低边输出间的电压vl＝io×ronl
由此，即可通过以下公式来计算功耗pc。
pc＝icc×vcc＋io×(vh＋vl)＝icc×vcc＋io2×(ronh＋ronl)
虽然测量实际vh和vl的方法很实用，但是由于mosfet的ron已在技术规格书中给出，因此使用最大值来计算即可预估最差的情况。
未完待续
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输出功耗通过“损耗电压×输出电流”来计算。后续会介绍在电机驱动器ic输出段的h桥电路中的计算方法，在这里为了便于理解，给出了线性稳压器ic的功耗计算公式作为简单示例。
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恒压驱动的情况下，有刷电机驱动器ic的功耗pc基本上可以通过以下公式求得：
pc＝小信号部电路电流×电源电压＋流过电机的电流×(高边输出间的电压＋低边输出间的电压)
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h桥部分是高边q1和低边q4导通，io从vcc经由q1流向电机，并经由q4流向gnd。需要求此时的h桥的功耗（损耗）。mosfet的导通状态可以等效地视为电阻器，其阻值为mosfet的导通电阻ron。假设高边q1的导通电阻为ronh、低边q4的导通电阻为ronl，则各输出之间的电压可用以下公式来表示。
高边输出间的电压vh＝io×ronh
低边输出间的电压vl＝io×ronl
由此，即可通过以下公式来计算功耗pc。
pc＝icc×vcc＋io×(vh＋vl)＝icc×vcc＋io2×(ronh＋ronl)
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