提高電機設計能效的新方法

高壓(600V) 橋式驅動技術

(600V)高壓橋式驅動技術能實現小型的低成本模塊，以推動電機驅動電路的變革?，F代的高壓橋柵極驅動電路都經過仔細設計，能降低高壓IC芯片工藝固有的寄生漏極電容。這樣，驅動電路就非常魯棒，足以承受超過-9V的負電壓。電源電壓上的正負尖峰電壓不會造成驅動電路發(fā)生閂鎖和柵級控制失效，這是最近10年來柵極驅動電路的一大變化。匹配傳輸延遲小于50ns，可使開關頻率達到100kHz或150kHz。IC內增加的共模dV/dt噪聲消除電路也有助于降低發(fā)生假性導通的可能性，這也有助于使功率電路更加魯棒，同時還由于省去了額外的濾波部件，而使電路更加緊湊?，F代的IC(如FAN7382和FAN7384)的靜態(tài)電流更小、工作溫度更低，因此可靠性也更高。系統功率板空間和成本的減小體現了模塊化技術的一大優(yōu)勢，它省去了上一代電機驅動電路中常見的4個電源以及微控制器PC B和功率開關 PCB之間的光電耦合電路。

NPT型與PT型IGBT的比較

20年來，電機驅動一直選用IGBT作為功率開關器件。經過設計，IGBT能針對某一開關頻率最大限度地降低損耗。對電機驅動行業(yè)來說，這意味需要適用不同頻率范圍的IGBT系列，既有針對某些消費電子產品電機的5kHz開關，也有針對許多工業(yè)用電機的20kHz開關，甚至有針對電機驅動以外應用的更高頻率的開關。

IGBT技術的改進(如導通電壓和每個開關周期的關閉功耗)也進一步提高了可靠性，并降低了模塊成本。在最近5年，常規(guī)IGBT在功能方面獲得了巨大的改進，新的非穿通型(NPT) IGBT也得到大規(guī)模應用。

NPT IGBT雖然看起來類似傳統的穿通型(PT) IGBT，但制造方法大不相同。與MOSFET或傳統IGBT不同，在硅片制作過程中，NPT IGBT采用P型區(qū)和背面金屬區(qū)。

NPT IGBT的導通電壓(VCE(SAT))常低于傳統IGBT，或者說導通速度慢一些，但它們通常更魯棒，能承受短路或過流的時間更長。這使其在電機控制應用中得到青睞。此外，如果查看這兩種IGBT的開關波形就會發(fā)現，NPT IGBT產生的EMI比PT IGBT的低得多。NPT IGBT開關脈沖的下沿基本上是一個單純的斜坡，而傳統IGBT的卻是一段dI/dt很大的區(qū)域，后接一段電流下降速率很慢的長尾，且器件的損耗高。在高dI/dt區(qū)域，傳統IGBT產生的EMI大，一般都會影響驅動電路，常常需要將功率開關與驅動電路進行隔離。NPT IGBT的另一個優(yōu)點是可與VCE(SAT)形成正溫度系數關系，這一特點對IGBT并聯應用非常有用。

飛兆半導體的低導通阻抗600V SuperFET MOSFET系列產品特別采用DPAK(TO-252)封裝，能滿足用于運動控制應用的最新超纖巧與薄型器件的要求。為最大限度降低開關和導通損耗，以滿足某些高開關頻率電機控制設計的系統效率要求，這些產品的導通阻抗降低至傳統平面MOSFET的1/3(0.6~1.2歐姆)。此外，這些產品還能承受快速的電壓瞬變(dv/dt)和電流瞬變(di/dt)，使系統能在高開關頻率下可靠地工作。

本文小結

近來，市場對節(jié)能家用電器的需求一直很強勁。在家用電器中，一臺電冰箱的耗電將占整個家庭耗電的10%以上。由于電冰箱壓縮機主要工作在低速下，因此改進低速下的電機驅動效率有巨大的節(jié)能潛力。為達到這一目的，飛兆半導體基于電冰箱和空調的正弦變頻器，針對無刷直流電機開發(fā)了相應的解決方案。新的電機驅動技術針對高、低速壓縮機電機應用，能進一步提高總體驅動效率。

據估計，工業(yè)電能中有65% 被電機所消耗，難怪業(yè)界的主要企業(yè)均越來越重視節(jié)能，將其視為提高利潤和競爭力的關鍵。而答案之一就是節(jié)能，尤其是電機的能耗。這主要有兩種方法，即采用變頻調速驅動方案高效控制電機的工作速度，實時反饋電機運行狀態(tài)等參數，以及提高電機本身的效率和性能，因為可變速驅動在提高性能的同時，還可節(jié)能又可提高生產率.