電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：新一代功率解決方案提升能效和可靠性

1   電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵是可靠性和能效

電機(jī)在現(xiàn)代生活中無(wú)處不在， 從氣候控制、電器和商業(yè)制冷到汽車、工廠和基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)國(guó)際能源署 (International Energy Agency) 的數(shù)據(jù)，電機(jī)占全球總電力消耗的45％，因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的可靠性和能效會(huì)對(duì)世界各地的舒適、便利和環(huán)境及各種應(yīng)用產(chǎn)生影響。

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

一種提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能效的方法是，以基于三相逆變器的可變速驅(qū)動(dòng)器代替由50/60 Hz 交流線路電壓驅(qū)動(dòng)的單速電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電子速度控制和更高的驅(qū)動(dòng)能效。與開/ 關(guān)調(diào)節(jié)方法相比，變速控制還可提供應(yīng)用級(jí)高能效。政府的能效法規(guī)也是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器逆變化的一大驅(qū)動(dòng)因素。

安森美半導(dǎo)體工業(yè)及云電源公司 營(yíng)銷及戰(zhàn)略高級(jí)經(jīng)理 Ali Husain

2   安森美半導(dǎo)體的解決方案

無(wú)論應(yīng)用和技術(shù)的范圍有多廣泛，驅(qū)動(dòng)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(qiáng)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(jī)驅(qū)動(dòng)器，復(fù)雜且耗時(shí)，但采用安森美半導(dǎo)體的新的電機(jī)開發(fā)套件(MDK)，開發(fā)則變得容易。這綜合原型平臺(tái)含基于賽靈思(Xilinx) 的通用控制器板(UCB) ，連接到一系列擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)板，以創(chuàng)建一個(gè)快速啟動(dòng)平臺(tái)來(lái)運(yùn)行電機(jī)，從而可在設(shè)計(jì)任何硬件之前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行快速測(cè)試、評(píng)估和優(yōu)化。這些驅(qū)動(dòng)板含安森美半導(dǎo)體廣泛產(chǎn)品陣容中領(lǐng)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(jī)驅(qū)動(dòng)器方案。

我們發(fā)布的首兩個(gè)驅(qū)動(dòng)板采用智能功率模塊(IPM)，用于工業(yè)和家用電器電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。 該IPM 集成用于逆變器的六個(gè)功率開關(guān)、門極驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)熱電偶，保護(hù)特性包括過(guò)壓/ 欠壓鎖定、擊穿保護(hù)和過(guò)流跳閘。由于已經(jīng)完成了電源布局、保護(hù)功能和散熱設(shè)計(jì)，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(qū)動(dòng)板 (SECO-1KW-MCTRL-GEVK)提供了從市電的交流輸入到電機(jī)的交流輸出的完整方案。額定輸入電壓為230 Vac，它包括一個(gè)電磁兼容(EMC) 濾波器和橋式整流器，交錯(cuò)式兩通道功率因數(shù)校正(PFC) 和NFAQ1060L36T IPM 作為逆變器級(jí)，以及輔助電源、測(cè)量和保護(hù)。

●   對(duì)于更高的功率水平，SECO-4KW-65SPM31-GEVB 驅(qū)動(dòng)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(dá)1 kW 的連續(xù)功率，并可在短時(shí)間內(nèi)或通過(guò)添加散熱器提供達(dá)4 kW的功率。該產(chǎn)品非常適合工業(yè)驅(qū)動(dòng)和商業(yè)暖通空調(diào)與制冷(HVACR) 應(yīng)用。

安森美半導(dǎo)體即將推出的一系列驅(qū)動(dòng)板采用同類最佳的MOSFET 陣容。這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)板將支持10 V 至100 V的輸入電壓，功率能力高達(dá)1.2 kW，可滿足電池供電和中低電壓應(yīng)用，如電動(dòng)工具、機(jī)器人、自動(dòng)機(jī)器人和無(wú)人機(jī)。我們還在開發(fā)更多驅(qū)動(dòng)板，彰顯我們針對(duì)更高功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的廣泛IPM 陣容以及新模塊。模塊化設(shè)計(jì)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(zhuǎn)換級(jí)，以針對(duì)您的要求進(jìn)行優(yōu)化。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2021年3月期）