如果使用脈寬調制 (PWM) 以低于全速的速度運行電機，情況就會更加復雜?，F(xiàn)在，必須考慮開關損耗以及導通損耗。

每次驅動器級 MOSFET 導通或關斷時，晶體管都會在線性區(qū)域內(nèi)短暫運行一段時間，這意味著電流并非為零，并且通道上的電壓大于晶體管完全導通時的電壓。在此期間，晶體管中的功率耗散達到最大值。圖 2-4 中的電路仿真展示了晶體管 T1 從無電流的關斷狀態(tài)切換到導通狀態(tài)的這一過程。晶體管中的功率耗散顯示為 PM1，并且當晶體管兩端的電流和電壓處于轉換過程的中間時，功率耗散達到最大值。

圖 4-1 顯示開關功率耗散的仿真

請注意，在晶體管導通之前，由于沒有電流流動，功率耗散基本上為零。晶體管導通后，在運行的傳導階段，功率耗散是穩(wěn)態(tài)電流與晶體管兩端電壓的乘積（相對較低）。

驅動器晶體管中的瞬時功率耗散是漏源溝道電壓與通過溝道的電流的乘積。瞬時功率的簡化數(shù)學模型假設上升和下降轉換都具有線性斜率。通過這些簡化，我們可以將功率耗散建模如下：

為了進行公平的比較，我們可以計算等效 12V 和 48V 情況下的功率耗散。在這兩種情況下，我們都會在穩(wěn)態(tài)運行期間為負載提供約 48W 的功率，因此 12V 系統(tǒng)需要 4A 的電流，而 48V 系統(tǒng)需要 1A 的電流。為每種情況選擇相應的 MOSFET，以在穩(wěn)態(tài)運行期間，驅動器為負載提供 99.7% 的效率；因此 MOSFET 中耗散約為 160mW。這樣一來，12V 系統(tǒng)使用 RDS(on) 為 10mΩ 的 MOSFET，而 48V 系統(tǒng)使用 RDS(on) 為 160mΩ 的 MOSFET。在這兩種情況下，MOSFET 中的最大瞬時功率耗散均為 12W，如圖 4-2 所示

圖 4-2 等效 12V 和 48V 系統(tǒng)的瞬時功率耗散

關鍵結果表明，對于等效系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，如果壓擺率相等，則 48V 系統(tǒng)的開關功率耗散持續(xù)時間是 12V 系統(tǒng)的 4 倍。總能量耗散是圖 4-2 中每條曲線下的面積。正是這些能量在 PWM 運行期間使晶體管顯著地發(fā)熱。

圖 4-3 顯示具有可調壓擺率的集成電機驅動器的電壓轉換：即采用 12V 電源的 DRV8245-Q1 和采用 48V 電源的 DRV8363-Q1。請注意，此斜率在上升沿期間并非恒定，但總轉換時間與壓擺率設置的倒數(shù)相關。正如預期的那樣，壓擺率設置為 19V/us 時 48V 器件的上升時間約為壓擺率 20V/us 時 12V 器件上升時間的四倍。

圖 4-3 各種壓擺率設置下 12V 和 48V 電壓轉換的比較

為降低功率耗散，我們需要快速完成轉換階段。因此，我們需要較快的壓擺率，從而縮短驅動器級晶體管的上升時間和下降時間。可調壓擺率設置提供了這種靈活性。然而，正如本文檔后面所述，由于快速信號邊沿中的高頻成分較多，快速壓擺率會影響電磁發(fā)射。