分立元件成就一切：如何簡化48V至60V直流饋電三相逆變器設計
2019-03-15 13:32:29 EETOP作者：德州儀器 Kristen MogensenFacebookTwitterLinkedInEmailMore
想象一下，您正在設計伺服、計算機數控（CNC）或機器人應用的下一個功率級。這種情況下，功率級是低壓直流饋電三相逆變器，電壓范圍為12 VDC到60 VDC ，額定功率小于1 kW。該額定電壓涵蓋通常用于電池供電馬達系統或低壓直流饋電馬達系統中的電池電壓的范圍。另外，您可能還要滿足這樣的要求：在無需額外冷卻功率級的情況下設計這個產品。它必須盡可能小，以滿足目標應用程序的需求，當然它需要低成本。
那么，在這種情況下，想出一個可接受的解決方案來設計一個滿足這個假設（雖然要求很高）的逆變器，從而滿足以上要求。
因此，在開始定義指定的功率級、電流檢測和保護電路之前，考慮采用智能柵極驅動器伺服驅動器的48V/500W該參考設計采用高度集成的IC實現了小尺寸要求，包括三個具有100％占空比工作的半橋柵極驅動器。可選的源/典型的低壓直流饋電伺服驅動功率級可如圖1所示進行分區。圖1通過將故障檢測添加到半橋柵極驅動器以實現VDS傳感和軟關斷，可以構建穩健的系統。通常，系統設計人員希望實現功率級99%的效率。
為實現損耗最小的連續相電流檢測，參考設計中使用了1mΩ的在線分流器。選擇電阻值作為精度和效率之間的折衷。非隔離式在線放大器面臨的主要挑戰是系統使用的寬共模電壓（0V至80V），這考慮到該參考設計中的分流滿量程電壓為±30mV（設計為±30Arms）。與48V??的共模電壓相比，這是一個小型信號。因此，需要具有大共模電壓范圍和極高DC和AC共模抑制的電流傳感放大器。由于低并聯阻抗，具有額外集成固定增益和零偏移的放大器進一步有助于降低系統成本，同時確保高度精確的電流測量。
100-VDC降壓穩壓器可從直流輸入產生中間軌，為柵極驅動器和負載點供電。三相逆變器用于伺服驅動器，展示了如何設計具有低BOM數、同相電流檢測、故障診斷功能和高效率的緊湊型硬件保護功率級。這是通過德州儀器的DRV8530100V三相智能柵極驅動器實現的，該驅動器具有降壓穩壓器和INA240具有增強的PWM抑制性能的80V、低/高側、雙向、零漂移、電流傳感放大器，這可實現低電平優化 - 電壓直流饋電功率級。有關系統性能和IC使用的更多詳細信息，請參閱參考設計指南。
