大联大世平集团推出基于onsemi产品的4KW 650V工业电机驱动方案

2022年09月13日 18:00
大联大旗下世平推出基于安森美(onsemi)NFAM5065L4B智能功率整合模块(IPM)的4KW 650V工业电机驱动方案。



图示1-大联大世平基于onsemi产品的4KW 650V工业电机驱动方案的展示板图

近年来,随着科技高速发展以及工业4.0的加速推进,工业市场对于电机的需求与日俱增。根据相关机构调查显示电机的耗电量约为全球电力供应的50%。这在节能减排、实现“双碳”的统一战略目标下,是一项亟待解决的问题。为了提升电机运转效率降低能源损耗,大联大世平基于onsemi产品推出了4KW 650V工业电机驱动方案,该方案可为设计高效率与低功耗的工业电机驱动提供理想选择。


图示2-大联大世平基于onsemi产品的4KW 650V工业电机驱动方案的场景应用图

本方案采用的NFAM5065L4B智能功率模块为交流感应、直流无刷和永磁同步电机提供了一个功能齐全、高性能的逆变器输出平台。其完全集成的逆变电源模块由一个独立的高侧栅极驱动器、LVIC、6个IGBT和一个温度传感器(VTS或热敏电阻(T))组成。6个IGBT采用三相桥式配置,下段具有独立的发射极连接脚,这种设计在选择控制算法时具有较大的灵活性。并且其内置的高速HVIC仅要求单电源电压,并将进入的逻辑电平门输入转换为高压、大电流驱动信号,以便能正常驱动模块的内置IGBT。


图示3-大联大世平基于onsemi产品的4KW 650V工业电机驱动方案的方块图

除此之外,本方案还采用了onsemi旗下的DC-DC转换器、辅助电源PWM IC、OPA &LDO等元件,具有电流检测电路和电路保护功能,可加速工程师对于兼具高效率与低功耗的电机驱动器的研发。

核心技术优势:
        NFAM5065L4B智能功率模块(IPM)的逆变器技术:
NFAM5065L4B IPM模块,是一个完全集成用于三相电机驱动器的功率级,包括六个具有反向二极管、独立高端Hi-Side栅极(Gate)的IGBT驱动器、LVIC和温度传感器(VTS)。三相三臂的IGBT在配置上于下臂具有独立射极(Emitter)连接脚,以利研发工程师设计电流检测电路。
        保护功能(Protection Function):
系统中的保护功能包括:UVP Lock-out欠电压锁死,借由外部比较器(OPA)电路提供21A过电流Over Current保护,研发工程师可以通过外部电阻分压调整过电流保护点,最后通过CIN引脚通知MCU触发保护。
        高效率辅助电源及DC-DC 转换器:
在此开发板中,DC-Link是由外部电源提供,由NCP1063 PWM IC组成高效率辅助电源,提供15Vdc电压给IPM运作。另外运算放大器及过电流保护比较器需要的5Vdc及3.3Vdc电压,则通过FAN8303 DC-DC转换IC及NCP718 LDO提供。
        电流检测电路:
onsemi NCS2250高速比较器及NCS20166高精密低偏移运算放大器配合NCD98011 UCB ADC模数转换模块,提供0.016A/bit的整体分辨率及相电流±16.5A的检测范围。

方案规格:
        输入电压:200V-400Vdc(最大可允许410Vdc);
        输出功率:1KW(连续操作模式)or 4KW(最长15分钟操作时间)(室温Ta=+25°C);
        输出电流:±2.5Arms /1KW(IPM单臂);
        效率:95%(1KW),96.2%(4KW)。