原创电机控制的引导电源和逆变器系统

 2022-11-18 15:02  818 6 6 分类: 处理器与DSP 文集: 光耦合器

介绍

在电机控制或逆变器系统中，由6个绝缘栅双极晶体管（IGBTs）组成的全桥拓扑（图1）需要几个隔离的电源或IGBT栅驱动器的直流-直流转换器。例如，通常对三个顶桥igbt各使用三个隔离电源，对底桥igbt各使用一个隔离电源。这些基于变压器的电源占用了大量的印刷电路板（PCB）空间，并需要布局设计考虑。

引导电源可用于减少隔离电源或DC-直流转换器的数量。与基于变压器的电源相比，这有助于降低成本和PCB空间。引导输出电源电路用于利用逆变器的运行条件为顶桥门驱动器供电，以存储和提供必要的电量。

引导电源供应操作

图2显示了一个为ACPL-H342/K342门驱动光耦合器提供电源的引导电路。引导电路中涉及的组件是电容器（CBS）、二极管（DBS）和浪涌限制电阻（RBS）。该电路也可用于其他驱动光耦合器，如ACPL-332J（主动米勒钳、不饱和检测、UVLO、孤立故障反馈）和IPM接口光耦合器。

引导电路用于驱动上ACPL-H342/K342门驱动器，以控制和驱动顶桥IGBT，Q1。一个传统的隔离电源（VCC）用于驱动控制和驱动底桥IGBT，Q2。

当Q1接通，Q2关闭时，则在CBS中存储的费用为上门驱动提供电源和驱动Q1门的电流。如图3所示，电流电流（橙色）流入上栅驱动，为Q1的输出级提供电流，并为内部探测器IC电路供电。将会有一些电流能够从CBS流出，通过DBS进入VCC供应。选择快速恢复二极管将有助于减少泄漏电流。

图1。采用全桥式电机控制或逆变器系统的拓扑结构

图2。引导电路充电

图3。引导电路放电

决定引导电容的因素，CBS

引导电容器CBS的值必须优化，以为最小尺寸的门驱动光耦合器提供足够的电源。这有助于降低成本，节省电路板空间和减少充电时间。

其中，f=门驱动器PWM开关频率IGBT，Q1的PWM（占空比）的m=调制指数ICC=栅极驱动电源电流 Qg =门充电为IGBT，Q1Icbs（泄漏）=引导电容器泄漏电流波纹=允许的最大纹波电压，门驱动器PWM开关频率是指引导驱动的门驱动器每秒需要打开并驱动其IGBT的次数。顶桥IGBT的PWM调制指数，Q1，是指Q1在特定时间段内开启的占空比。这些参数取决于应用程序及其设计要求。

上IGBT的门充电量，Q1，是指打开IGBT的门所需的充电量。这个参数可以在IGBT的数据表中找到。如果使用电解电容器，将会发生引导电容器泄漏电流。这个参数可以在电容器的数据表中找到，但如果使用了其他类型的电容器，则可以忽略。

将影响自举效率的栅极驱动光耦合器的参数为集成电路计算机和波动。闸驱动电源电流，集成电路计算机可以在栅极驱动器的数据表的电气规格中找到。ACPLH342/ K342消耗2.5 mA的低最大供电电流，使其非常高效，因为光耦合器需要的功率更少，而可以提供更多的电源来驱动IGBT的门。

允许的最大纹波电压是指引导电源的稳定性，以提供最佳的IGBT栅极电压，通常为15 V。ACPL-H342/K342有一个轨到轨的输出电压，这意味着输出不会遭受任何来自电源的下降，VCC,应用于栅极驱动光耦合器。这不同像老一代的门驱动光耦合器3VBE下降是由于双极式的达灵顿输出阶段。换句话说，ACPL-H342/K342的轨到轨输出将增加引导电源的纹波边际，这与引导电容器的大小成反比。因此，一个较小的慢性脑综合征可以不用担心地使用吗小型盒式录像带将低于IGBT的最佳栅极电压。

表1。ACPL-H342/K342数据表提取显示铁路轨输出电压和低供电电流。