完整的高能效电机驱动系统设计方案

作者：Ali Husain

电机是全球电力的主要使用者，约占工业用电量的三分之二。据国际能源署报告，电机约占全球总用电量的45％。因此，提高电机驱动系统的能效对工业和其他电力消费者的成本具有重大影响。一种提高能效的方法是从交流线路电压驱动的定速电机转向可变速电机驱动，使用三相逆变器产生正弦电流来旋转电机。

安森美半导体全面的MOSFET、IGBT、门极驱动器、运算放大器和电源产品阵容赋能可变速电机驱动用于许多应用。核心拓扑三相逆变器也可作为一个电源模块，将六个电源开关和门极驱动电路集成到一个封装中。安森美半导体的智能功率模块（IPM）非常适合从瓦到千瓦的各种应用。

安森美半导体新评估板，紧凑的智能功率模块（IPM）电机驱动器，其中NFAQ1060L36T智能功率模块（IPM）采用DIPS6封装。

该板使用230 Vac输入，可以为三相电机提供850W的输出功率。该板有完整的系统设计，含EMC滤波、输入整流、两相交错式功率因数校正（PFC）、辅助电源，当然还含带反馈和保护电路的三相逆变器。

NFAQ1060L36T智能功率模块是用于三相电机驱动的全集成的功率级，集成六个带反向二极管的IGBT、一个高压门极驱动器和一个热敏电阻。低边IGBT具有开放的发射极端子，使设计人员可以灵活地选择电流反馈拓扑和分辨率。门极驱动器提供保护功能，包括击穿保护、欠压锁定和外部关断。连接到过流保护电路的内部比较器和基准使设计人员能设置过流保护水平。该器件适用于工业自动化以及工业风扇及泵和电器。

交错式PFC级利用了安森美半导体的几个器件：NCP1632功率因数控制器、FCPF125N65S3 650V超结MOSFET和FFSPF1065A 650V 碳化硅（SiC）二极管。交错式方法具有很多优点，如易于实施，使用更小的器件或更好地散热。它还扩展了临界导通模式的功率范围，是一种高效且具成本优势的技术。 NCP1632的驱动器相移180°，显著减少电流纹波，具有构建强固紧凑的交错式PFC级所需的全部特性，和最少的外部器件。

该完整的评估套件还集成了NCS2250高速比较器、NCS2003高转换速率运算放大器和NCP1063高压开关，分别提供保护、反馈和辅助电源。

1个兼容Arduino Due的标头是用户向逆变器提供脉宽调制（PWM）信号并接收检测和故障信息的接口。如果使用Arduino Due，则在开环中可使用空间矢量调制的简单代码对电机进行V/f控制。它支持通过图形用户接口（GUI）设置相压幅值和频率。

这紧凑的智能功率模块（IPM）电机驱动是个完整的评估平台，仅是安森美半导体众多PFC和电机驱动方案之一。