馬達(dá)設(shè)計的技巧

在圖1中，電壓源變頻器的臨界電流路徑被標(biāo)為紅色陰影，其特征是di/dt變化率高，這個特征也表現(xiàn)在對應(yīng)的柵極驅(qū)動電路上。要保證柵極驅(qū)動電路安全的工作，就要最大限度地減小雜散電感。尤其是高壓側(cè)柵極驅(qū)動電路，存在一個由低壓側(cè)二極管和電流通道上的阻性和感性壓降所引起的，且幅度超過VS最小允許電壓的負(fù)壓，會導(dǎo)致電路工作異常。

其中一個解決方法是通過增加?xùn)艠O電阻來降低開關(guān)速率，然而這卻會大幅增加開關(guān)損耗。在這情況下，便需要優(yōu)化電路板布局，充分利用電壓源變頻器的整體性能。為了去除功率區(qū)和信號區(qū)的耦合，兩個區(qū)域的接地應(yīng)當(dāng)分開。柵極驅(qū)動器應(yīng)盡可能靠近IGBT，且不要有任何回路或偏差。微控制器和柵極驅(qū)動之間的信號通道不是非常關(guān)鍵的。分立的IGBT管腳引線應(yīng)盡可能短，以最大限度地減少寄生電容和電感。封裝在一起的6個IGBT和柵極驅(qū)動器的安排需要周密考慮。此外，散熱片上的器件需要配備適當(dāng)?shù)慕^緣片。許多情況下，電路板的邊沿都需要有大塊的散熱片。

為了克服以上約束，最好采用智能功率模塊(intelligent power module (IPM)，也稱為Smart Power Module(SPM®))。圖2所示為一個典型的全封閉模塊，它包含一個完整的三相電壓源變頻器，以及相應(yīng)的柵極驅(qū)動器和保護電路。采用這種模塊比分立元件方案節(jié)省電路板空間多達(dá)50%。尤其是這種模塊需要的外接部件極少，在設(shè)計上就考慮了EMC的要求。其峰值和平均EMC干擾強度比傳統(tǒng)設(shè)計低很多。

圖2 智能功率模塊