2022年9月13日，致力于亞太地區(qū)市場(chǎng)的領(lǐng)先半導(dǎo)體元器件分銷(xiāo)商大聯(lián)大控股宣布，其旗下世平推出基于安森美(onsemi)NFAM5065L4B智能功率整合模塊(IPM)的4KW 650V工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案。

　　文/大聯(lián)大世平集團(tuán)

圖1　基于onsemi產(chǎn)品的4KW 650V工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的展示板圖

　　1 工業(yè)電機(jī)新方案

　　近年來(lái)，隨著科技高速發(fā)展以及工業(yè)4.0的加速推進(jìn)，工業(yè)市場(chǎng)對(duì)于電機(jī)的需求與日俱增。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示電機(jī)的耗電量約為全球電力供應(yīng)的50%。這在節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)“雙碳”的統(tǒng)一戰(zhàn)略目標(biāo)下，是一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。為了提升電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低能源損耗，大聯(lián)大世平基于onsemi產(chǎn)品推出了4KW 650V工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，該方案可為設(shè)計(jì)高效率與低功耗的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)提供理想選擇。

圖2　工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的場(chǎng)景應(yīng)用圖(版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)到我們自己的圖庫(kù)照一張類(lèi)似的)

　　本方案采用的NFAM5065L4B智能功率模塊為交流感應(yīng)、直流無(wú)刷和永磁同步電機(jī)提供了一個(gè)功能齊全、高性能的逆變器輸出平臺(tái)。其完全集成的逆變電源模塊由一個(gè)獨(dú)立的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器、LVIC、6個(gè)IGBT和一個(gè)溫度傳感器(VTS或熱敏電阻(T))組成。6個(gè)IGBT采用三相橋式配置，下段具有獨(dú)立的發(fā)射極連接腳，這種設(shè)計(jì)在選擇控制算法時(shí)具有較大的靈活性。并且其內(nèi)置的高速HVIC僅要求單電源電壓，并將進(jìn)入的邏輯電平門(mén)輸入轉(zhuǎn)換為高壓、大電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便能正常驅(qū)動(dòng)模塊的內(nèi)置IGBT。

圖3　onsemi產(chǎn)品的4KW 650V工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的方塊圖

　　除此之外，本方案還采用了onsemi旗下的DC-DC轉(zhuǎn)換器、輔助電源PWM IC、OPA &LDO等元件，具有電流檢測(cè)電路和電路保護(hù)功能，可加速工程師對(duì)于兼具高效率與低功耗的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研發(fā)。

　　2 核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　采用NFAM5065L4B智能功率模塊的4KW 650V工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

　　? NFAM5065L4B智能功率模塊(IPM)的逆變器技術(shù)：

　　NFAM5065L4B IPM模塊，是一個(gè)完全集成用于三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功率級(jí)，包括六個(gè)具有反向二極管、獨(dú)立高端Hi-Side柵極(Gate)的IGBT驅(qū)動(dòng)器、LVIC和溫度傳感器(VTS)。三相三臂的IGBT在配置上于下臂具有獨(dú)立射極(Emitter)連接腳，以利研發(fā)工程師設(shè)計(jì)電流檢測(cè)電路;

　　? 保護(hù)功能(Protection Function)：

　　系統(tǒng)中的保護(hù)功能包括：UVP Lock-out欠電壓鎖死，借由外部比較器(OPA)電路提供21A過(guò)電流Over Current保護(hù)，研發(fā)工程師可以通過(guò)外部電阻分壓調(diào)整過(guò)電流保護(hù)點(diǎn)，最后通過(guò)CIN引腳通知MCU觸發(fā)保護(hù);

　　? 高效率輔助電源及DC-DC 轉(zhuǎn)換器：

　　在此開(kāi)發(fā)板中，DC-Link是由外部電源提供，由NCP1063 PWM IC組成高效率輔助電源，提供15Vdc電壓給IPM運(yùn)作。另外運(yùn)算放大器及過(guò)電流保護(hù)比較器需要的5Vdc及3.3Vdc電壓，則通過(guò)FAN8303 DC-DC轉(zhuǎn)換IC及NCP718 LDO提供;

　　? 電流檢測(cè)電路：

　　onsemi NCS2250高速比較器及NCS20166高精密低偏移運(yùn)算放大器配合NCD98011 UCB ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，提供0.016A/bit的整體分辨率及相電流±16.5A的檢測(cè)范圍。

　　3 方案規(guī)格

　　? 輸入電壓：200V-400Vdc(最大可允許410Vdc);

　　? 輸出功率：1KW(連續(xù)操作模式)or 4KW(最長(zhǎng)15分鐘操作時(shí)間)(室溫Ta=+25°C);

　　? 輸出電流：±2.5Arms /1KW(IPM單臂);

　　? 效率：95%(1KW)，96.2%(4KW)。