本帖最后由 zhao133 于 2025-4-2 18:53 编辑
我们设计电机控制板其目的是把电能转变成动能，由于软件算法的执行效率、硬件电路的设计缺陷、元器件本身的特性等，我们无法做到能量转换效率达到100%。这意味着存在能量的损耗，这种能量转换除了大部分会转变成我们需要的电机动能，有一部分能量会以电磁波方式对外发射（EMC），还有一部分能量会转变成发热。大部分电机控制器采用MOSFET或者IGBT，当然也有IPM模块，但是内部结构都是gate driver+IGBT/MOSFET，今天主要是给大家分享一下电机驱动器各种散热方式的实现。以高压（AC220V交流输入）电机驱动器为例。
1、小功率驱动板散热，严格来说应该叫做小电流驱动板，一般最大持续电流在1~2A以内，这类控制板我们使用gate driver+IGBT或者MOSFET实现，由于电流不算大，功率管发热主要包含两部分：开关损坏和内阻损耗，功率管的开关损耗这个不好评估，因为外围电路、驱动芯片、开关频率等都有关系，但是如果我们只把功率管的导通电阻分析，可以得出，功率管的损耗P=I*I*R。由于功率管本身的损耗不算大，因此我们可以采用贴片的功率管，如TO-252、TO-263等功率管，通过贴在PCB板上散热。
2、中等功率驱动板，这种电机驱动板最大持续电流2~5A，这类电机驱动板的特点是功率不是很大，长时间运行需局部增加散热器，我们可以在功率管（或IPM模块）上增加散热器（局部散热），从而减小热量的累积。。
3、大电流驱动板，持续电流在5A以上的电机控制器，这类电机控制器工作时功率器管温升较快，我们需用较大的散热器，给功率管（或IPM模块）、桥堆等贴上散热器。在超大功率的电机控制器的应用，我们还可以考虑液冷方式降温。
以上这些是我们设计电机控制的一些常规操作，当然我们小功率的电机控制器也可以用大功率的散热方案。但是也不是绝对的，我们也可以通过增加风扇等措施把热量散发到空气里，这样我们也可以减小散热器的面积。因为使用大散热器也会带来另外一些问题：电机控制器的重量增加，成本增加等。
可能有些人会问到，如果我选的功率管（IPM足够大功率），可以不考虑散热问题吗？这个确实是可以的，但是这样又会增加成本，老板是要赚钱的，希望我们能设计一款够用就好的控制器。另外还有一点需跟大家分享一下：我们的功率管（MOSFET、IGBT）的规格书标注有两个电流参数，一个是25℃的过电流能力，另外一个是100℃过电流能力，通过规格书截图可以看出，功率管的常温时的过电流能力是高温时过电流能力的2倍。这意味着，高温条件下，功率管更容易损耗。
最后就是总结，我们设计电机控制器无论采用哪种散热措施，其目的也是为了让功率管处于能过更大电流状态下工作。当我们使用APM32F035设计电机控制器时，可参考一下对照一下上述的散热方案设计，方案不是唯一的，具体还需根据自己项目情况而定。
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