電機(jī)控制的引導(dǎo)電源和逆變器系統(tǒng)

介紹

在電機(jī)控制或逆變器系統(tǒng)中，由6個(gè)絕緣柵雙極晶體管(IGBTs)組成的全橋拓?fù)?圖1)需要幾個(gè)隔離的電源或IGBT柵驅(qū)動(dòng)器的直流-直流轉(zhuǎn)換器。例如，通常對(duì)三個(gè)頂橋igbt各使用三個(gè)隔離電源，對(duì)底橋igbt各使用一個(gè)隔離電源。這些基于變壓器的電源占用了大量的印刷電路板(PCB)空間，并需要布局設(shè)計(jì)考慮。

引導(dǎo)電源可用于減少隔離電源或DC-直流轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。與基于變壓器的電源相比，這有助于降低成本和PCB空間。引導(dǎo)輸出電源電路用于利用逆變器的運(yùn)行條件為頂橋門驅(qū)動(dòng)器供電，以存儲(chǔ)和提供必要的電量。

引導(dǎo)電源供應(yīng)操作

圖2顯示了一個(gè)為ACPL-H342/K342門驅(qū)動(dòng)光耦合器提供電源的引導(dǎo)電路。引導(dǎo)電路中涉及的組件是電容器(CBS)、二極管(DBS)和浪涌限制電阻(RBS)。該電路也可用于其他驅(qū)動(dòng)光耦合器，如ACPL-332J(主動(dòng)米勒鉗、不飽和檢測(cè)、UVLO、孤立故障反饋)和IPM接口光耦合器。

引導(dǎo)電路用于驅(qū)動(dòng)上ACPL-H342/K342門驅(qū)動(dòng)器，以控制和驅(qū)動(dòng)頂橋IGBT，Q1。一個(gè)傳統(tǒng)的隔離電源(VCC)用于驅(qū)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)底橋IGBT，Q2。

當(dāng)Q1接通，Q2關(guān)閉時(shí)，則在CBS中存儲(chǔ)的費(fèi)用為上門驅(qū)動(dòng)提供電源和驅(qū)動(dòng)Q1門的電流。如圖3所示，電流電流(橙色)流入上柵驅(qū)動(dòng)，為Q1的輸出級(jí)提供電流，并為內(nèi)部探測(cè)器IC電路供電。將會(huì)有一些電流能夠從CBS流出，通過(guò)DBS進(jìn)入VCC供應(yīng)。選擇快速恢復(fù)二極管將有助于減少泄漏電流。

圖1。采用全橋式電機(jī)控制或逆變器系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2。引導(dǎo)電路充電

圖3。引導(dǎo)電路放電

決定引導(dǎo)電容的因素，CBS

引導(dǎo)電容器CBS的值必須優(yōu)化，以為最小尺寸的門驅(qū)動(dòng)光耦合器提供足夠的電源。這有助于降低成本，節(jié)省電路板空間和減少充電時(shí)間。

其中，f=門驅(qū)動(dòng)器PWM開(kāi)關(guān)頻率IGBT，Q1的PWM(占空比)的m=調(diào)制指數(shù)ICC=柵極驅(qū)動(dòng)電源電流 Qg =門充電為IGBT，Q1Icbs(泄漏)=引導(dǎo)電容器泄漏電流波紋=允許的最大紋波電壓，門驅(qū)動(dòng)器PWM開(kāi)關(guān)頻率是指引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)的門驅(qū)動(dòng)器每秒需要打開(kāi)并驅(qū)動(dòng)其IGBT的次數(shù)。頂橋IGBT的PWM調(diào)制指數(shù)，Q1，是指Q1在特定時(shí)間段內(nèi)開(kāi)啟的占空比。這些參數(shù)取決于應(yīng)用程序及其設(shè)計(jì)要求。

上IGBT的門充電量，Q1，是指打開(kāi)IGBT的門所需的充電量。這個(gè)參數(shù)可以在IGBT的數(shù)據(jù)表中找到。如果使用電解電容器，將會(huì)發(fā)生引導(dǎo)電容器泄漏電流。這個(gè)參數(shù)可以在電容器的數(shù)據(jù)表中找到，但如果使用了其他類型的電容器，則可以忽略。

將影響自舉效率的柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器的參數(shù)為集成電路計(jì)算機(jī)和波動(dòng)。閘驅(qū)動(dòng)電源電流，集成電路計(jì)算機(jī)可以在柵極驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)表的電氣規(guī)格中找到。ACPLH342/ K342消耗2.5 mA的低最大供電電流，使其非常高效，因?yàn)楣怦詈掀餍枰墓β矢?，而可以提供更多的電源?lái)驅(qū)動(dòng)IGBT的門。

允許的最大紋波電壓是指引導(dǎo)電源的穩(wěn)定性，以提供最佳的IGBT柵極電壓，通常為15 V。ACPL-H342/K342有一個(gè)軌到軌的輸出電壓，這意味著輸出不會(huì)遭受任何來(lái)自電源的下降，VCC,應(yīng)用于柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器。這不同像老一代的門驅(qū)動(dòng)光耦合器3VBE下降是由于雙極式的達(dá)靈頓輸出階段。換句話說(shuō)，ACPL-H342/K342的軌到軌輸出將增加引導(dǎo)電源的紋波邊際，這與引導(dǎo)電容器的大小成反比。因此，一個(gè)較小的慢性腦綜合征可以不用擔(dān)心地使用嗎小型盒式錄像帶將低于IGBT的最佳柵極電壓。

表1。ACPL-H342/K342數(shù)據(jù)表提取顯示鐵路軌輸出電壓和低供電電流。

決定引導(dǎo)二極管DBS和電阻器RBS的因素

建議采用快速恢復(fù)引導(dǎo)二極管，DBS，選擇盡量減少回流的漏電量慢性腦綜合征進(jìn)入小型盒式錄像帶提供最大反向恢復(fù)時(shí)間規(guī)范trr可以在二極管的數(shù)據(jù)表中找到。

RBS電阻器用于限制通過(guò)二極管和到柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器的VCC引腳的浪涌電流。一個(gè)5的電阻通常是足夠的。要選擇RBS的最大值，CBSxRBS時(shí)間常數(shù)必須能夠滿足的最小充電時(shí)間.

審核編輯：湯梓紅