车用功率模块逆变器参考设计

引言

飞兆半导体开发了一种逆变器参考设计 (IRD)，用于展示新型 FTCO3V455A1 三相车用功率模块 (APM)的 使用。计划用于中等功率 (1-2 kW) 12 V 三相逆变器应用。最适合应用于汽车领域，如电动助力转向系统、电动空调、变速箱润滑泵和其它车辆应用。此 IRD 工具包旨在提供一个快捷、经济的平台，可在完整的三相逆变器配置中进行 APM 的评估和应用。只需添加合适的电子系统控件，就能以最少的时间和投资实现电机驱动解决方案。IRD 的照片如图1所示。

特性

• FTCO3V455A1 三相功率模块
• 光输入隔离
• 三个半桥式栅极驱动器
• 逆变器直流母线电流检测放大器
• 模块温度转换电路
• 感测相位电压放大反馈
• 过流和过温关断电路
• 电池反向和电压瞬态保护电路
• 可选三通道电流检测器板（通常是 两相加直流母线）

系统概述

带有三通道电流传感器板（可选）的逆变器参考设计 (IRD) 评测板可展示车用功率模块的使用。本文完整地描述了功率模块、逆变器驱动、信号控制和典型的工作特性。系统框图如图 2 所示。

整个 IRD 的控制电源由一个 12 V 的电源提供。此外，整个系统还必须包含一个大电流电池作为电源，通过逆变桥向负载电机供电。如果需要，可通过一个 12 V 电源同时为这两个功能供电。

前述大电流电池通过直流母线继电器和差模/共模滤波电路，最终连接到逆变桥。继电器控制电路提供电池反向保护机制，只有电池连接的极性正确、电压合格，继电器才会接通。

使用 Y-电容和共模扼流圈进行直流母线滤波，以滤除电池电压源产生的共模噪声。通过 L-C PI 电路和一对差模电容器对逆变桥电压作进一步滤波。

在 12 V 控制电源上接出一个 3.3 V 线性稳压电路，用于为所有逻辑和放大电路供电。

由于栅极驱动电路需要维持足够的输出电压才能保障 APM 所有栅极驱动器的需要，所以三个栅极驱动器由 12 V 的控制电源直接供电。

逆变桥器件的开关由八个数字输入信号（6 个栅极、继电器控制加故障清除信号）控制，通过光电耦合器阵列连接。这些输入以一个公共数字输入连接为参考电压，并与其它所有 IRD 电路隔离。该浮动公共连接可连接至评测板的地，也可保持完全隔离以提供更高的控制器抗噪能力。

模拟输出和数字输出信号以评测板的公共端接地 (GND) 为参考电压。有关这些 I/O 信号的范围、缩比和说明等详情，请参见表 1。