三相电机驱动模块

引言

Plug N DriveTM系列模块在一个单独的隔离的封装内提供了一个非常紧凑的、高性能的AC电机驱动器，设计非常简单。它们使用了NPT IGBTs以及配套的超快恢复二极管来减小EMI。除了IGBT功率开关外，模块还包含了一个6输出的驱动器芯片与IGBT匹配，在最小的噪声和最大的可靠性下进行最有效的功率转换。它集成了门级驱动器和自举二极管以及为驱动内部电路的单极性电源。简化了模块的使用，并且大大降低了成本。  

过流保护和过温保护   

                                             图1　过流过温保护

Plug N Drive TM系列模块的过流过温电路示于图1。 Vcc的滤波电容C直接加在Vcc引脚和Vss脚之间，可以防止噪声引起Itrip电路（芯片中用于过流、过温保护的比较器）的误动作。

过流保护  

S的栅接过流保护信号（该信号是通过低侧功率管串联感应电阻后将电流信号转换为电压信号的）。正常情况下S导通，Itrip引脚的电压Vtrip只反映过温信号。当过流时，S关断，有电流i从VCC引脚通过电阻R1、R2和二极管D1流向VSS，Vtrip上升，比较器翻转，输出保护。  

过温保护  

过温保护采用的是外接热敏电阻NTC。当温度升高时，电阻NTC的阻值下降，Itrip引脚电压Vtrip上升，当Vtrip > 4.3V（对IR21365而言）时，比较器翻转，输出保护。  

低压电源的获得  

                                                  图2　低压电源框图  

门级驱动器（IR2136S）所需的低压电源由外电路提供。低压电源电路可以安插在图2中的A端或B端。  

如果低压电源电路安插在A端，则电路属于AC—DC转换器。

AC—DC有三种解决方案：

图（3a）是传统的AD—DC方法，变压器T的电压传输比决定了输出直流电压。缺点是输出电压不可控制。

图（3b）电路的电流通过电阻R和二极管D1给电容C充电，当C两端电压达到穿通二极管D2的穿通电压时，电容C两端电稳定。但是电路中有从电阻R经过D1和D2到地的通路，因此功耗较大。

          图（3c）效率最高。由于是高频PWM调制，因此变压器的体积大大减小。

如果低压电源电路安插在B端，则电路属于DC—DC转换器。

DC—DC有三种解决方案（图4）：

图（4a）是一个线性稳压器提供15V偏置电压。但是它和图（3b）一样有较大功耗。

                           

                                       图（4b）是降压型转换器。

                              

图（4c）是反液型转换器。它采用高频PWM调制，变压器的体积小，而且功耗很小。

应用电路：

图5　应用电路

在图5中，控制器的主要作用是产生IR2136S所需的输入方波信号，它一般采用5V或3.3V逻辑电路。

在半桥输出的低侧管和地之间串联一个小电阻，就将功率管的电流信号转化为电压信号，将这个电压信号作为过流信号输入到控制器。因为有三组半桥输出，所以一共有三个过流信号输入到控制器。控制器将这三个过流信号做或运算之后产生一个总的过流保护信号作为S的栅压。

总语  

通过分析，本文着重阐述了Plug N DriveTM系列模块内置的过温保护、过流保护和模块内部芯片所需的低压电源的获得，并且给出了几种备选的低压电源电路，最后给出了该模块的应用电路。