原创 车用功率模块逆变器参考设计之二

模拟输出和数字输出信号以评测板的公共端接地 (GND) 为参考电压。有关这些 I/O 信号的范围、缩比和说明等详情，请参见表 1。

模块说明

本 APM 包含一个三相 MOSFET 桥、电流检测支路、R-C 电压缓冲电路和一个温度检测热敏电阻 (NTC)。其一侧为十四个信号连接，另一侧为五个电源连接。这十九个连接焊接在 IRD 的焊盘上。该模块在底部还有一块电气隔离的铜质散热片，必须额外连接外部散热器。整个模块的示意图如图 3 所示。

输入隔离

逆变器驱动和输入控制信号的隔离通过双通道高速输入信号光电耦合器实现。八条数字输入通道的每一条都通过光电耦合器实现光隔离，并以 IN-COM 引脚作为公共接地连接。

该电路配置提供逆变器和外部微控制器之间的完全隔离。由于光电耦合器输入由电流驱动，故而可在较宽的输入电压范围内运行。输入电压必须提供不低于 2 mA 且不超过 20 mA 的光电二极管驱动电流。因此，最小的“逻辑高”输入电平信号是 5 伏特以上的任何电压，可达 20 伏特。“逻辑低”电平信号是 1.6 伏特以下的任何电压。通过减小光电耦合器输入电阻的阻值可以实现更低的输入电压电平。

栅极驱动器

IRD 上装的是三相功率模块，包含六个独立的 MOSFET 器件。每个 MOSFET 器件都需要一个栅极驱动电流放大器进行控制。这些电流驱动功能由三个半桥式栅极驱动器芯片提供。

栅极驱动器电路包含三块 FAN7393A 半桥式栅极驱动器芯片，每个功率桥臂一块。每个栅极驱动器芯片需要三个输入信号： 非_关断 (SD/)、输入 (IN) 和死区时间 (DT)。

死区时间信号用于调整一个器件关断和（给定相位桥臂）另一个器件导通之间的停留时间，从而避免出现短路（或称“直通”）状况。该时间通过一只可调电阻设置，从 DT 端子连接至地。可调电阻的初始值设置为 22 kΩ，等于 1 µs 的锁定期。

栅极驱动芯片输出的电阻电路提供双向栅极驱动器输出电流。该配置在器件关断期间提供等于器件导通期间一半的栅极电阻。如此可单独调节功率器件的导通和关断时间。

放大器

提供板载放大器电路来控制三相电压，以及直流母线电压、检测电流信号和 NTC 热敏电阻。通过将一组运放器组成调整后的差分放大电路来监控三相电压和直流母线电压。使用输入滤波分压电路来限制施加到放大器芯片上的的绝对电压并同时起到低通滤波器的作用。

图 4 显示低通滤波电路的一个实例。有关截止频率、信号范围、增益和失调参数的详细信息，请参见表 1。

电压放大器的设计可确保完全消除信号中的高频成分，只保留电机的基波频率。这些滤波电压信号在输出连接器上提供，可参见表 1。模块的内部电流检测信号也以类似的方式放大。

电流检测放大器的直流增益和滤波器截止频率如表 1 所示。该放大器能够将支路的低电平信号处理为一个有用的高电平控制信号。转换所得的电流信号在输出连接器上提供。它还连接至过流检测电路，令其信号电平与参考电压相比较，后者设置为指示过流状况。如果插上过流故障启用跳线，则任何支路电流值超过 150 A 都会触发过流故障电路，进而禁用逆变桥。不论跳线如何连接，I/O 连接器处都会出现过流故障信号，因此可用在不需要板载过流故障检测电路的控制软件中。

APM 模块包含一个内部热敏电阻，安装在靠近 MOSFET 芯片的位置，用作模块功率器件的过温保护。

模块的温度信号电平与指示过温故障 (OT) 状况的参考电压相比较。如果插上过温故障启用跳线，则只要电压所代表的温度超过 140°C，就会触发过温故障电路。不论跳线是否连接，I/O 连接器处都会出现过温故障信号，因此可用在不需要板载过温故障检测的控制软件中。可通过调节设置比较器参考电压的电阻值来改变过温和过流触发电平。