工業電機驅動中的柵極驅動和電流反饋信號隔離
二十多年來，電動機能效一直是全球能源監管機構關注的焦點。這是通過提高電力使用效率和使用可再生能源轉換一些能源來實現最大限度減少碳排放的全球努力的一部分。早期的運動效率法規是自愿的，但很快，這些法規成為強制性要求，最低效率水平每五到十年增加一次。鼠籠式感應電動機（SQIM）自電力普及以來一直是業界的主力，因為它可以在直接連接到三相交流電源時啟動和運行。當前的IEC標準根據額定功率對這些電機的效率進行了分類，其范圍從標準效率（IE1）到超高效率（IE4）。今天，IE3的高效率水平在世界上最大的工業區域（包括歐盟，美國，中國和日本）是強制性的。工廠運營商并沒有抵制這種變化，因為電機的資本成本只是電機壽命期間電力成本的一小部分。即使在更換具有15kW超高效率IE4電機的高效電機的情況下，也可以在兩年內節省額外成本。電機效率要求的這種趨勢已經使許多設備制造商從直接離線電機轉向基于逆變器的解決方案。這些解決方案的各種體系結構，以及它們的驅動和信號隔離要求是本文討論的主題。
到目前為止，SQIM制造商已將更嚴格的效率法規視為市場機遇。與標準效率電機相比，高級和超高效電機在材料，設計和制造方面的成本更高，但它們的市場價格更高。然而，新的IEC效率分級IE5和IE6的開發將給電機制造商帶來問題。電機專家認為，設計線路連接SQIM以達到高于IE4的效率水平將是非常困難和昂貴的，特別是在較低功率范圍內（de Almeida）。最有可能的是，只有逆變器連接的電機才能滿足IE5和更高的效率水平。永磁同步電機（PMSM）傳統上被選用于超高效應用，但是稀土轉子磁鐵的成本和可用性是一個問題。使用鐵氧體磁鐵或為支持不斷增長的電動車市場而開發的新磁性材料的新型軸向電機設計可以緩解這些問題。IE5效率等級驅動器（ABB）也正在認真考慮同步磁阻電動機（SRM）。SRM既沒有轉子繞組也沒有磁鐵，與同等額定功率的等效SQIM相比，它以更低的成本和框架尺寸支持高效率。
逆變器和隔離
這種更高效電機的趨勢正在增加對基于IGBT的變頻器的需求，該變頻器將整流的電源輸入轉換為驅動電機的可變頻率電壓。變頻器控制的電機具有與軸負載最佳匹配的輸出扭矩或速度，以最小化能量消耗，降低電機運行溫度并提高電機可靠性。增加的價值控制功能，如狀態監測，電能計量和工廠網絡連接，可提高過程效率和可靠性。隔離技術是驅動系統中的關鍵元件，因為它可以安全地將控制器用戶界面與連接到逆變器的危險高壓隔離開來。
幾個高級別因素會影響給定驅動器中的隔離要求和架構; 這些包括電機驅動器性能水平，通信接口的復雜性，控制器架構以及系統中遇到的電壓水平，如圖1所示。
圖1.整合的電機控制架構。
在許多情況下，關鍵隔離節點是柵極驅動器和電機相電流感測電路。兩個位置都涉及以切換的高電壓電平為參考的受控或測量信號，并且必須至少包括某種形式的電平移位，并且在許多情況下包括隔離（功能或安全）以便應用或提取接地參考信號。
這在圖2的概念示意圖中示出，其描繪了單個逆變器相臂，其中指示了高側柵極驅動器信號和相電流分流測量信號的電平移位和電位信號隔離要求。
圖2.三相逆變器支路中的信號參考。
隔離門驅動器
從圖2中還可以看出隔離柵極驅動器的基本要求。這些要求包括邏輯電平開關信號的功能或安全隔離，以及能夠驅動IGBT柵極電壓超過導通和關閉閾值的輸出驅動器。在所需的時刻切換IGBT，最大限度地減少器件導通損耗，開關損耗和EMI產生。在三相逆變器中，IGBT被反相控制，使得高側和低側IGBT永遠不會在一起，即使在短時間內也是如此。這需要在高側和低側開關信號之間插入一個小的死區時間。在系統性能和IGBT保護（O'Sullivan）的背景下，最小化這個死區時間至關重要。
IGBT導通需要將IGBT驅動到飽和區域，在此處導通損耗將最小化。這通常意味著導通電壓> 12 V. IGBT關斷需要將IGBT驅動到工作的截止區域，這樣一旦高端IGBT導通，它就能成功阻斷其上的反向高壓。原則上，這可以通過將IGBT柵極發射極電壓降低到0V來實現。但是，當高側晶體管導通時必須考慮次要影響。開關節點電壓的快速轉換導致瞬態感應電流流入低側IGBT寄生米勒電容（圖3中的C GD）。該電流流過低側柵極驅動器（Z DRIVER）的關斷阻抗如圖3所示，在低端IGBT柵極發射極端子處產生瞬態電壓反彈，如圖所示。如果此電壓超過IGBT閾值電壓V TH，則可能導致低側IGBT短暫導通，導致逆變器支路瞬間射穿，增加功耗并降低可靠性。
圖3. IGBT開關中的米勒效應
通常有兩種方法來解決逆變器IGBT的感應導通 - 使用雙極電源和/或增加米勒鉗位。在柵極驅動器的隔離側接受雙極電源的能力為感應電壓瞬變提供了額外的裕量。例如，-7.5 V的負電源軌意味著通常需要> 8.5 V的感應電壓瞬變來引起虛假導通。這通常足以防止虛假開啟。一種互補的方法是在完成關斷轉換之后的一段時間內減小柵極驅動器電路的關斷阻抗。這被稱為米勒鉗位電路。電容電流現在流入較低阻抗電路，從而降低了電壓瞬變的幅度。通過利用非對稱柵極電阻器來導通和關斷，可以提供控制開關速率的額外靈活性。所有這些柵極驅動器功能都對整個系統的可靠性和效率產生積極影響。
電動機驅動器中的過電流保護通常在幾個級別上實現。持續過電流和瞬態過電流之間的區別可以包括在驅動保護方案中，并且這些過電流事件具有不同的跳閘水平和時間常數。這種過流保護通常基于電流測量來實現。對于非常快速且可能發生災難性的過流事件，例如逆變器輸出上的短路，在柵極驅動器內集成快速動作保護機制可能是有利的。通過在IGBT導通時監控IGBT集電極發射極電壓來實現去飽和保護。當IGBT飽和時，導通狀態電壓是IGBT內電流水平的函數，并且該保護功能可以設計為觸發故障并且一旦導通狀態電壓增加超過可接受的水平就快速關斷IGBT。存在短消隱時間，在此期間保護電路不監視IGBT的導通狀態電壓。這包括在開啟事件期間由于集電極發射極電壓轉換和/或瞬態過電流而在開啟時防止誤觸發。
該ADUM4135ADI公司的隔離柵極驅動器具有雙極性電源，米勒鉗位和非對稱導通和關斷輸出。此外，傳播延遲以及更重要的傳播延遲偏差分別是業界領先的50 ns和15 ns的典型值。減少死區時間的系統影響如圖4所示，其中描述了兩個不同死區時間的逆變器輸出線到低電機速度的線電壓。與光耦合器技術相關的死區時間要求增加導致電機電壓和電流失真增加。這降低了轉矩脈動和振動增加的性能，以及由于增加的諧波損耗而降低的效率。這些失真效應在逆變器應用中尤為明顯，
圖4.在（a）500 ns死區時間（b）1μs死區時間測得的線電機電壓。
隔離電流感
電機相電流檢測節點連接到與柵極驅動器輸出相同的電路節點，如圖2所示，用于基于分流的測量。因此，它們經歷相同的隔離電壓和開關瞬變。相電流檢測對于高性能閉環電機控制至關重要，在這種惡劣的電噪聲環境中實現高保真測量并非易事。在高功率系統中，使用隔離電流傳感器，如電流互感器或霍爾效應傳感器，其中隔離是固有的，而在低功率系統中，趨勢是使用具有隔離Σ-Δ調制器的分流電阻，如AD7403來自ADI公司。前面的系統通常使用去飽和柵極驅動器功能來實現所概述的短路過電流保護，而后一種基于調制器的隔離電流感測方案可以通過快速粗略的數字濾波器（O'Byrne）直接實現這一點。容－源－電－子－網－為你提供技術支持
本文地址：http://www.flswjt.cn/dz/22/15557208363195.shtml
本文標簽:
- 上一篇文章：Wi-Fi模塊在物聯網設計中的優勢介紹
- 下一篇文章：用于電流檢測放大器的差分過壓保護電路
-
ACM6252 單相正弦波/方波（BLDC）直流無刷電機驅動IC
深圳市永阜康科技有限公司現在大力推廣一顆單相正弦波/方波直流無刷電機驅動IC-ACM6252. 工作電壓3.1V-18V、工作電流1.2A, 可覆蓋大多數中小功率（<1A）的風機、泵機類應用。
關鍵詞： 所屬欄目：其他文章 -
工業相機YSO230LR差分定頻晶振助力數據采集與傳輸
YSO230LR差分定頻晶振是工業相機領域的必選之選。其高頻差分輸出、超低相噪、小體積封裝、寬溫范圍和寬電壓范圍等特點，使其廣泛應用于工業相機、PTTR網關、工業挖礦機、拼接屏/商業屏、10 GB以太網、SONET、SATA、SAS、光纖通道、板卡、網絡防火墻、硬盤等應用領域。YSO230LR差分定頻晶振將為工業相機的數據采集和傳輸提供穩定可靠的技術支持，助力工業相機行業持續創新和發展。
關鍵詞： 所屬欄目：電子基礎 -
工業相機解決方案：低功耗16位數模轉換芯片+負壓線性穩
在工業相機行業中，石英可編程晶振扮演著至關重要的角色。為了滿足不同應用需求，YXC引入了低抖動石英可編程晶振QMEMS振蕩器YSO690PR，為工業相機的穩定運行提供了理想解決方案。
關鍵詞： 所屬欄目：電子基礎 -
液晶顯示驅動芯片VK1072B/C/D液晶驅動IC原廠/適用醫用
關鍵詞： 所屬欄目：開關電源電路圖 -
驅動電動車儀表的關鍵選擇—YXC揚興科技 YSX321SL 石英
YSX321SL石英諧振器的核心特點是其頻率穩定性和精確性。采用27.12MHz頻率，經過精密設計和優化，常溫頻差僅為±10PPM，能夠提供高精度的時鐘信號輸出。這為電動車儀表提供了準確可靠的時間參考，使得儀表顯示更加精準，功能操作更加流暢。
關鍵詞： 所屬欄目：電子基礎 -
ACM6753 無霍爾傳感器三相正弦波直流無刷電機BLDC馬達
深圳市永阜康科技有限公司現在大力推廣一顆三相無傳感器正弦波驅動直流無刷馬達驅動IC-ACM6753，集成驅動算法+預驅+MOS，內置電流檢測，外圍元件僅需5個電容，應用極其簡單。
關鍵詞： 所屬欄目：其他文章 -
VK1640電磁爐/冰箱LED 高壓驅動，數碼管LED顯示屏驅動
VK1640是一種數碼管或點陣LED驅動控制專用芯片，內部集成有數據鎖存器、LED 驅動等電路。SEG腳接LED陽極，GRID腳接LED陰極，可支持8SEGx16GRID的點陣LED顯示。適用于小型LED顯示屏驅動。采用SOP28的封裝形式。
關鍵詞： 所屬欄目：元器件知識 -
PC1625裸片/封裝片-驅動顯示芯片直接替代H1625
工作電壓 : 2.4V~5.2V,內建 256KHz RC oscillator 提供 1/4 偏壓 1/8 COM 周期省電模式
64x8 LCD 駆動器內建 64x8 bit 顯示內存,3-wire serial interface
軟件程控
資料及指令模式自動增加讀寫地址 
概述
PC1625 是一個 64x8 的 LCD 駆動器. 可軟件程控使其適用于多樣化的 LCD 應
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
HT1621B顯示驅動芯片直接替代PC1621K
PC1621B是一個32*4的LCD驅動器，可軟體程控使其適用于多樣化的LCD應用線路，僅用到3至4條訊號線便可控制LCD驅動器，除此之外也可介由指令使其進入省電模式
特色：
 工作電壓：2.4-5.2V
 內建256KHz RC oscillator
 可外接 32.768KHz石英震蕩器或256KHz頻率
 可選擇1/2,1/3 偏壓，也可選擇1/2,1/3或1/4的COM周期
&
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
TIS導熱絕緣片擁有的特性可解決電機存在的發熱發燙問題
想要達到良好的導熱散熱效果，需要導熱絕緣片對其中電機發熱部位進行電氣隔離。TIS導熱絕緣片系列具有絕緣導熱的性能，具有抗撕裂和刺穿的優良特性。
關鍵詞： 所屬欄目：其他文章 -
高導熱硅脂可滿足LED驅動器散熱需求
兆科推薦高導熱硅脂來幫助LED驅動器散熱，高導熱硅脂是電子元器件的熱傳遞介質，如：CPU與散熱器填隙、大功率三及管、可控硅元件二及管、基材鋁、銅接觸的縫隙處填充，均可降低發熱元件的工作溫度。
關鍵詞： 所屬欄目：led -
A4931的替代芯片---BLDC三相無刷預驅動--GC4931
GC4931F/S 是一款三相無刷直流電機預驅動芯片。 芯片可以驅動N型功率MOSFET，最高電源到 36V。芯片狀態切換邏輯受三個相位差為 120°的霍爾輸入確定。兼容替代A4931,MS4931芯片集成固定衰減時間的脈沖調制來控制電流并且抑制勵磁涌流；堵轉保護時間可調；過溫保護，過壓監測，同步整流等等。其中內置的同步整流器通過在衰減周期內，打開合適的低內阻的開關管以取代反向續流二極管來降低功耗。當芯片監測到過壓時芯片會關斷同步整流以減小變化電流引起的電源電壓波動。
GC4931F/S 的邏輯輸入腳有
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
DRV8837 12V單通道全橋電機驅動芯片替代料GC8837
GC8837是一款12V直流電機驅動芯片，為攝像機，消費類產品，玩具和其他低壓或者電池供電的運動控制類應用提供了集成的電機驅動解決方案。芯片一般用了驅動一個直流電機或者使用兩顆來驅動步進電機。
GC8837可以工作在0-12V的電源電壓上，能提供高達1.5A持續輸出或則2A峰值電流，睡眠模式功耗小于1Ua.
GC8837具有PWM（IN/IN）輸入接口與行業標準器件兼容，并具有過溫保護功能，芯片集成了過溫保護，欠壓保護，短路保護，過流保護等功能
芯片特點
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
LV8549雙通道全橋電機驅動芯片替代料GC8549
GC8549 是一款雙通道 12V 直流電機驅動芯片，為攝像機、消費類產品、玩具和其他低壓或者電池供電的運動控制類應用提供了集成的電機驅動解決方案。芯片一般用來驅動兩個直流電機或者驅動一個步進電機。GC8549 可以工作在 3.8~12V 的電源電壓上，每通道能提供高達 1.5A 持續輸出電流或者2.5A峰值電流， 睡眠模式下功耗小于1uA。GC8549 具有 PWM（IN/EN）輸入接口,與行業標準器件兼容，并具有過溫保護，欠壓保護，短路保護，過流保護等功能。GC8549 內置 LDO，不需要邏輯電源，
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
MOS管驅動是指什么
在MOS管的結構中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設計MOS管驅動時要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
關鍵詞： 所屬欄目：元器件知識 -
光耦驅動芯片實現IGBT驅動電路的應用方案
光耦驅動芯片HCPL-316J是Agilent公司［編者注：2014年8月更名為keysight（是德）公司］生產的柵極驅動電路產品之一，可用于驅動150A/1200V的IGBT，開關速度為0.5？s，有過流
關鍵詞： 所屬欄目：元器件知識 -
A4931的替代芯片---BLDC三相無刷預驅動--GC4931
GC4931F/S 是一款三相無刷直流電機預驅動芯片。 芯片可以驅動N型功率MOSFET，最高電源到 36V。芯片狀態切換邏輯受三個相位差為 120°的霍爾輸入確定。兼容替代A4931,MS4931芯片集成固定衰減時間的脈沖調制來控制電流并且抑制勵磁涌流；堵轉保護時間可調；過溫保護，過壓監測，同步整流等等。其中內置的同步整流器通過在衰減周期內，打開合適的低內阻的開關管以取代反向續流二極管來降低功耗。當芯片監測到過壓時芯片會關斷同步整流以減小變化電流引起的電源電壓波動。
GC4931F/S 的邏輯輸入腳有
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
直流電機驅動GC9110 pin對pin兼容L9110.
首先看看，GC9110T 是一款 12V 直流電機驅動芯片，為攝像機、消費類產品、玩具和其他低壓或者電池供電的運動控制類應用提供了集成的電機驅動解決方案。芯片一般用了驅動一個直流電機或者使用兩顆來驅動一個步進電機。GC9110T 是 GC9110（低壓 6V 驅動）的 12V 升級版本，客戶根據應用電壓與成本
來選擇芯片。GC9110T 可以工作在 3.8~12V 的電源電壓上，能提供高達 1.5A 持續輸出電流或則2.5A 峰值電流，睡眠模式下功耗小于 1uA。GC9110T 具有 PWM（IN/IN
關鍵詞： 所屬欄目：集成塊資料 -
LV8548雙通道H橋電機驅動芯片替代料GC8548
GC8548 是一款雙通道 12V 直流電機驅動芯片，為攝像機、消費類產品、玩具和其他低壓或者電池供電的運動控制類應用提供了集成的電機驅動解決方案。芯片一般用來驅動兩個直流電機或者驅動一個步進電機。GC8548 可以工作在 3.8~12V 的電源電壓上，每通道能提供高達 1.5A 持續輸出電流或者 2.5A 峰值電流，睡眠模式下功耗小于1uA。GC8548 具有 PWM（IN/IN）輸入接口,與行業標準器件兼容，并具有過溫保護，欠壓保護，短路保護，過流保護等功能。GC8548 內置 LDO，不需要邏輯電源
關鍵詞： 所屬欄目：電子報 -
GC9110T完全替代L9110 1.5A玩具單通道12V直流電機驅動
首先看看，GC9110T 是一款 12V 直流電機驅動芯片，為攝像機、消費類產品、玩具和其他低壓或者電池供電的運動控制類應用提供了集成的電機驅動解決方案。芯片一般用了驅動一個直流電機或者使用兩顆來驅動一個步進電機。GC9110T 是 GC9110（低壓 6V 驅動）的 12V 升級版本，客戶根據應用電壓與成本
來選擇芯片。GC9110T 可以工作在 3.8~12V 的電源電壓上，能提供高達 1.5A 持續輸出電流或則2.5A 峰值電流，睡眠模式下功耗小于 1uA。GC9110T 具有 PWM（IN/IN
關鍵詞： 所屬欄目：電子報
猜你感興趣：
- 最新內容
-
- 無源晶振選型 2024-10-10
- ACM6755 支持3霍爾應用的全集成三相直流無刷電機驅動IC方案 2024-10-09
- YXC晶振解決方案助力工業相機應用 2024-09-27
- 有源晶振和無源晶振的區別 2024-09-24
- 光模塊熱度不減，最佳時頻CP-差分晶振 2024-09-20
- 晶體諧振器的工作原理 2024-09-19
- YXC石英有源差分可編程晶振，頻點200MHZ，小數點可精確至后6位，應用于5G基站 2024-09-12
- 70V耐壓可調OVP閾值的過壓保護芯-平芯微PW1600 2024-09-05
- YXC揚興有源新品發布丨1.2V超低功耗時鐘解決方案 2024-09-05
- YXC揚興 | 32.768KHZ晶振選型分享 2024-09-02
川公網安備 51060302510748號