電機驅動系統(tǒng)：新一代功率解決方案提升能效和可靠性

1   電機驅動系統(tǒng)的關鍵是可靠性和能效

電機在現(xiàn)代生活中無處不在， 從氣候控制、電器和商業(yè)制冷到汽車、工廠和基礎設施。根據(jù)國際能源署 (International Energy Agency) 的數(shù)據(jù)，電機占全球總電力消耗的45％，因此電機驅動電子設備的可靠性和能效會對世界各地的舒適、便利和環(huán)境及各種應用產生影響。

工業(yè)自動化和機器人是電機最重要的應用之一，隨著傳統(tǒng)機器人、協(xié)作機器人和自主移動機器人的采用，我們看到工廠和其他設施變得更加自動化。

一種提高電機驅動系統(tǒng)能效的方法是，以基于三相逆變器的可變速驅動器代替由50/60 Hz 交流線路電壓驅動的單速電機，從而實現(xiàn)電機的電子速度控制和更高的驅動能效。與開/ 關調節(jié)方法相比，變速控制還可提供應用級高能效。政府的能效法規(guī)也是電機驅動器逆變化的一大驅動因素。

安森美半導體工業(yè)及云電源公司 營銷及戰(zhàn)略高級經理 Ali Husain

2   安森美半導體的解決方案

無論應用和技術的范圍有多廣泛，驅動系統(tǒng)始終需要滿足一些基本的共同要求：

●   高能效和可靠性；

●   魯棒性與集成度；

●   強固耐用和出色的熱性能。

要開發(fā)滿足所有這些要求的高效、可靠的電機驅動器，復雜且耗時，但采用安森美半導體的新的電機開發(fā)套件(MDK)，開發(fā)則變得容易。這綜合原型平臺含基于賽靈思(Xilinx) 的通用控制器板(UCB) ，連接到一系列擴展的驅動板，以創(chuàng)建一個快速啟動平臺來運行電機，從而可在設計任何硬件之前對系統(tǒng)進行快速測試、評估和優(yōu)化。這些驅動板含安森美半導體廣泛產品陣容中領先的功率器件和模塊，以及所有其他必要元器件，可開發(fā)完整的電機驅動器方案。

我們發(fā)布的首兩個驅動板采用智能功率模塊(IPM)，用于工業(yè)和家用電器電機驅動應用。 該IPM 集成用于逆變器的六個功率開關、門極驅動器和一個熱電偶，保護特性包括過壓/ 欠壓鎖定、擊穿保護和過流跳閘。由于已經完成了電源布局、保護功能和散熱設計，因此這種集成方法使工程師可專注于系統(tǒng)的其他方面。

●   緊湊的IPM驅動板 (SECO-1KW-MCTRL-GEVK)提供了從市電的交流輸入到電機的交流輸出的完整方案。額定輸入電壓為230 Vac，它包括一個電磁兼容(EMC) 濾波器和橋式整流器，交錯式兩通道功率因數(shù)校正(PFC) 和NFAQ1060L36T IPM 作為逆變器級，以及輔助電源、測量和保護。

●   對于更高的功率水平，SECO-4KW-65SPM31-GEVB 驅動板采用NFAM5065L4B 650 V 智能功率模塊。它的額定輸入電壓為400 VDC，可提供達1 kW 的連續(xù)功率，并可在短時間內或通過添加散熱器提供達4 kW的功率。該產品非常適合工業(yè)驅動和商業(yè)暖通空調與制冷(HVACR) 應用。

安森美半導體即將推出的一系列驅動板采用同類最佳的MOSFET 陣容。這些電機驅動板將支持10 V 至100 V的輸入電壓，功率能力高達1.2 kW，可滿足電池供電和中低電壓應用，如電動工具、機器人、自動機器人和無人機。我們還在開發(fā)更多驅動板，彰顯我們針對更高功率電機驅動應用的廣泛IPM 陣容以及新模塊。模塊化設計還支持采用一系列PFC 方案，這將使您能夠自由搭配組合功率轉換級，以針對您的要求進行優(yōu)化。

（本文來源于《電子產品世界》雜志社2021年3月期）