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马达开关厂家介绍马达设计的技巧(下)

来源:瑞安市飞力汽车部件厂 时间:2015-10-09 11:13:13

马达开关厂家介绍马达设计的技巧(下)
马达简化的换向电路:
  一旦低压侧栅极驱动电路导通了IGBT,就会有短路电流经过高压侧二极管和低压侧IGBT。其结果是二极管电流降低,IGBT电流相应增加(自然换相:1?2),在开关期间,电感性负载的电流可视为常数。因此,杂散部件与该通道无关。马达开关速率由低压侧IGBT的导通和半桥的杂散电感来决定。要实现从低压侧IGBT到高压侧续流二极管的反向换流,低压侧IGBT上的压降必须大于直流总线电压,以导通续流二极管。因此,IGBT在与二极管换流(强制换相:2?1)之前必须能同时承受高电压和大电流。
  电压源变频器的临界电流路径被标为红色阴影,其特征是di/dt变化率高,这个特征也表现在对应的栅极驱动电路上。要保证栅极驱动电路安全的工作,就要最大限度地减小杂散电感。尤其是高压侧栅极驱动电路,存在一个由低压侧二极管和电流通道上的阻性和感性压降所引起的,且幅度超过VS最小允许电压的负压,会导致电路工作异常。
  其中一个解决方法是通过增加栅极电阻来降低开关速率,然而这却会大幅增加开关损耗。在这情况下,便需要优化电路板布局,充分利用电压源变频器的整体性能。为了去除功率区和信号区的耦合,两个区域的接地应当分开。栅极驱动器应尽可能靠近IGBT,且不要有任何回路或偏差。微控制器和栅极驱动之间的信号通道不是非常关键的。分立的IGBT管脚引线应尽可能短,以最大限度地减少寄生电容和电感。封装在一起的6个IGBT和栅极驱动器的安排需要周密考虑。此外,散热片上的器件需要配备适当的绝缘片。许多情况下,电路板的边沿都需要有大块的散热片。
  为了克服以上约束,最好采用智能功率模块(intelligentpowermodule(IPM),也称为SmartPowerModule(SPM®))。图2所示为一个典型的全封闭模块,它包含一个完整的三相电压源变频器,以及相应的栅极驱动器和保护电路。采用这种模块比分立元件方案节省电路板空间多达50%。尤其是这种模块需要的外接部件极少,在设计上就考虑了EMC的要求。其峰值和平均EMC干扰强度比传统设计低很多。
  智能功率模块
  与电压源变频器的分立元件方案类似,采用智能功率模块时也要注意外部元件的布局安排。图3所示为针对Motion-SPMTM应用的一些建议。由于电压源变频器的开关速率很快,信号接地和功率接地必须分开。两种接地在15VVcc电容处互接。Vcc电容和功率接地之间的通道要狭窄,以去除耦合。为防止电涌造成破坏,引脚P与功率接地之间应当有一个低电感电容。另外,由于电压源变频器和马达之间的长引线会造成高压反射,因此一些SPM产品配备了外接栅极电阻来调节开关速率和最大限度地减少反射。
  模块安装翘曲的夸大示意图
  元件安装考虑因素
 
 
 
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