我正在尝试使用MOSFET IRFP054N驱动直流电动机（12V，100W）。PWM频率为25 kHz。这是原理图：

我知道DSEI120-12A并不是最好的二极管，但我现在没有更好的二极管。我也尝试过的3A肖特基二极管会很快发热。

以下是示波器波形（A = MOSFET漏极（蓝色），B =栅极驱动（红色））：

较小的占空比：

MOSFET关断时出现电压尖峰，持续约150 ns，幅度最大。60V。无论我增加占空比，电压还是增加电机负载，振幅均保持不变。尖峰的宽度取决于电动机的负载（可能取决于电流）。

我试过了：

• 将栅极电阻增加到57Ω，以降低MOSFET的关断速度。
• 在电机和MOSFET之间添加Schkottky二极管（SR3100，3A）。
• 在直流母线和电动机之间放置各种电容器。在低占空比和低电压下运行时，这有时会有所帮助，但是当功率增加时，会再次出现尖峰。

所有这些都无法完全消除峰值。有趣的是：尖峰不会破坏MOSFET（因为它的额定电压为55 V），但我想正确地制作此驱动器。

我正在寻找其他尝试的建议，以及为什么此峰值限制为60V。

更新： 我认为1 mF的电解电容不能吸收电动机的能量尖峰。现在，我在12V线上添加了一个2.2 uF薄膜电容器，在电机上添加了200 nF陶瓷电容，并在MOSFET上添加了100 nF陶瓷电容。

尽管现在我在关闭时振铃，这有助于降低了尖峰-可能需要改善MOSFET的缓冲性能。但是电压幅度要低得多（负载时为30-40 V）。

$\Omega$

这份古老的应用笔记描述了各种缓冲电路，包括何时以及如何使用它们。您可能会在这里找到灵感。

尝试将一个肖特基二极管正确地放置在电动机上，然后再将另一个肖特基二极管跨过导线连接到电动机，使它们离开PCB。

它还有助于确保您的电源在高频下能被良好旁路。在靠近电源的地方，在电源上放一个陶瓷盖。在您的电压下，可能约为10 µF。

不要在FET上盖上盖子，并且要使电动机上的盖子保持较小并使其物理上靠近电动机。我不会使用超过1 nF左右的电容。

这似乎是杂散电感和器件匹配的经典案例。

杂散电感

让我重新绘制电路以帮助解释这一点。

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我将做出一个合理的假设，即交流电是通过隔离的变压器来自主电源的，因此您可以安全地将直流电（在瓶盖处）接地。如果不是这种情况，那么您还需要处理其他一些问题。

接受这个合理的假设Stray1＆Stray2可以忽略。

这留下Stray3，Stray4和Stray5

这些中的每一个都会导致您看到的初始超调。强制换向感性负载时，会出现这种过冲现象。尽管可以预料到某些情况，但必须设法将其峰值保持在器件的额定电压以下（芯片的额定电压）以下。

现在，其中一些将在测量过程中成为伪影。以Stray4,5为例如果将示波器探头夹在电容器上的EARTH上，则在开始对负载电感进行换向时，该杂散电感将对您看到的电压有所贡献。

您开始切断流经FET的电流，因此V = Ldi / dt将产生一些电压。立即测量的值不再是真实的设备电压。

现在，您可能会说已经将示波器的GND夹在FET的引脚上，即使那样，也会有一些杂散，因此您所看到的可能不是设备的真实电压。

在Stray4,5的主题上，这些杂散电感（通常是由于布局不佳所致）是关闭时电压过冲的主要原因。您试图通过关断FET来中断流过它们的电流，但是它们没有通流通路。这样，它们将试图保持电流流过FET。

Stray6加上较慢的速度（相对于FET开关）将同样阻碍负载​​电流的换向，因此再次导致漏极-源极电位的增加。

Stray3将作为进入电源电路的电压振荡而出现。

二次振铃

在两个图中都可以看到一些二次振铃。造成这种情况的原因很多

1. 门驱动不足。如果驱动能力很弱（或栅极引线中有很多电感），它将无法使器件保持良好状态，并且由于毫微电容而产生的电荷将试图使器件导通-> osc
2. 换向路径之间的能量交换会导致Stray5和Stray6振荡
3. 如果FET的速度比二极管快很多，那么您会引起Stray5和Stray6加剧的开关振荡

解决方案？

1. 检查您的布局！短而厚的走线，甚至可能是薄板，以最大程度地减小电感。保持二极管和FET之间的距离最小！
2. 如果您的GateDrive较弱，请改善它
3. 如果您的GateDrive强壮，请考虑增加栅极电阻以减慢开关速度
4. 如果仍然失败，请考虑在FET两端加一个缓冲器，以缓解该问题。