智能型電源模塊加速三相電器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器開(kāi)發(fā)
摘要： 目前隨著設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)程的加快,一些家電（高效洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)和其他家用電器）要求用更先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。文中詳細(xì)地介紹了其中的智能型電源部分,以進(jìn)一步加速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā),從而減少產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間。在文章的最后,給出了相關(guān)產(chǎn)品的演示板。
關(guān)鍵詞：智能型電源;電機(jī)驅(qū)動(dòng)器;高壓驅(qū)動(dòng)器;IGBT
電器工程師需要一種設(shè)計(jì)方法,能夠簡(jiǎn)化高效洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)和其他家用電器的三相變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)發(fā)過(guò)程。變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用電子線路來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而不是舊式電器中所使用的較低可靠性機(jī)械變速法。而且,利用電子控制法來(lái)進(jìn)行變速還能夠在不需要更高速度,及低電機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。相對(duì)高速而言,低速條件下的功耗較少。一個(gè)集成電源模塊（IPM）可提供該功能。
要在合適的相位上產(chǎn)生適量的功率以驅(qū)動(dòng)這些變速電機(jī),就必需對(duì)電機(jī)及其關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)器有所了解。除此之外,如何在苛刻的工作條件下獲得高可靠性以及操作的安全性,并使輻射指標(biāo)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) EMC 限定值也是設(shè)計(jì)人員所面臨的挑戰(zhàn)。這需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)電子技術(shù)方面的相關(guān)知識(shí)。
圖 1：顯示 IPM 內(nèi)部構(gòu)造的截面圖
與此同時(shí),市場(chǎng)要求在占位面積更小、成本更低的情況下實(shí)現(xiàn)更高的性能和耐用性。另外,新設(shè)計(jì)贏得市場(chǎng)成功機(jī)會(huì)的時(shí)間不斷縮短,使得產(chǎn)品的面市時(shí)間成為了至關(guān)重要的因素。于是,電器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員正承受著壓力,需要加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程并及時(shí)向市場(chǎng)投放最終產(chǎn)品。最終產(chǎn)品推出過(guò)程中的任何延誤都有可能導(dǎo)致在競(jìng)爭(zhēng)中落伍。
采用分立元件和 IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的傳統(tǒng)方法能夠滿足功率要求,但需要占用大量的印刷電路板空間。而且,這種采用分立元件的傳統(tǒng)方法需要的元件也更多,因而增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性并延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間。此外,元件數(shù)量的增加也使得庫(kù)存量上升以應(yīng)付硬件的需求。
集成電源模塊
電器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員需要一些更加新穎的方法,以便在減少工作量的同時(shí)縮短總體開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這些難題,人們開(kāi)發(fā)出了采用先進(jìn)封裝工藝的功率半導(dǎo)體器件,用于制成集成電源模塊,藉以克服采用分立元件的舊式三相逆變器解決方案的局限性。該新型集成電源模塊使得設(shè)計(jì)師能夠簡(jiǎn)化諸如洗衣機(jī)和冰箱等家用電器中的三相 AC 感應(yīng)和無(wú)刷 DC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
這款針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的先進(jìn) IPM 匯集了低損耗型高壓 IGBT 和驅(qū)動(dòng)器IC方面的最新改進(jìn)以及封裝工藝的新成果,從而為所需的應(yīng)用提供一種省位型電子電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。IRAMS10UP60 PlugNDrive 集成電源模塊（IPM）是IR 公司iMOTION 集成設(shè)計(jì)平臺(tái)系列的產(chǎn)品,它除了將所有的高壓功率晶體管和關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)器電子線路集成在一個(gè)小型絕緣封裝外,還具有保護(hù)功能,以確保操作安全以及系統(tǒng)可靠。此外,它還能夠由一個(gè)+15Vdc 電源來(lái)提供工作電壓,以便進(jìn)一步簡(jiǎn)化其在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的使用,并由此加速最終產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
電磁兼容性（EMC）是很重要的,因此,該 IPM 電源模塊需要重視電路板布局和屏蔽,并通過(guò)縮短模塊內(nèi)部互連線長(zhǎng)度以及減少布線數(shù)量加強(qiáng)抑制EMI（電磁干擾）。由于裸露的半導(dǎo)體芯片在最接近的位置安裝,并且采用了高集成度的 IC,因此,互連線被大大縮短了,而且用于將芯片連接至襯墊及 I/O 端口,連接至外部引腳所需的配線也大為減少。不僅如此,其結(jié)構(gòu)還確保了不會(huì)因接地反跳或串?dāng)_而引發(fā)故障。簡(jiǎn)而言之,一個(gè)現(xiàn)成
