图1:典型的400W发动机冷却风扇
采用PWM控制技术驱动电机所面临的挑战是要符合EMI要求。在20 kHz时,系统会在电池侧产生噪声。接通和关断期间的电流斜率di/dt是EMI的主要来源。为了符合EMI要求,必须在电池和逆变器之间连接一个无源滤波器。这一滤波器通常由两个大电容和一个电感组成。滤波器的成本是整个系统的一项重要成本。在使用MOSFET 的简单系统中,减小di/dt 的唯一方法就是在栅极插入一个电阻器以减缓开关速度。这样做会大大增加开关损耗,降低系统效率,并且需要加大散热器的尺寸。在这样的系统中,需要权衡EMI滤波器和散热器的尺寸。
AUIR3330S针对输出采用专有di/dt 控制,以减少电池板的传导辐射。这种主动di/dt 控制实现了EMI及开关损耗性能方面的优化,不必再受制于EMI滤波器和散热器的尺寸权衡。这一特征的实现需要在MOSFET中形成特定的栅极,使用分立元件是无法实现的。对于带有驱动器的MOSFET一般应用而言,开关时间的控制是通过使用栅极电阻控制驱动电流实现的。此外,AUIR3330S提供了一个可以全速范围驱动任何类型电机的解决方案。高集成度使设计师能够设计一个紧凑的解决方案。只需利用很少的外部组件,就可快速实现全速范围设计。
主动di/dt控制
接通过程中,驱动器会应用大电流以便尽快达到MOSFET 阈值。电流开始流入MOSFET时,栅电流降低以限制di/dt。当漏-源电压开始下降时,栅电流升高以限制开关损耗。与电阻器驱动的MOSFET相比,di/dt阶段开关损耗相同,但是在dv/dt阶段开关损耗要低很多。因此,在相同EMI水平下,AUIR3330S的功耗低得多,只需要一个较小的散热器。主动di/dt控制需要一个复杂的驱动器,能够在开关不同阶段采用不同的栅电流。AUIR3330S还包含了用于检测di/dt和dv/dt阶段的智能电路。
图2:主动di/dt控制
图3:故障分析
现代电机驱动应用还需要保护和故障诊断等附加功能。AUIR3330S 集成了多种用以防止在异常模式下系统出现故障的功能,包括过温状况、输出短路、地线或自举电容脱断。在上述任何一种故障状态下,AUIR3330S 都能受到保护,并且会向微处理器报告故障诊断结果。故障诊断结果是一个数值,可直接由微处理器读取。
此外,AUIR3330S具有电流反馈功能,能够通过测量流经Rifb电阻器的电压读取负载电流。该系统可以监测负载电流,从而控制提供给负载的功率。并且可以检测到电机堵转状态。
电流感测反馈用于设置过流保护阈值。当通过Rifb 电阻器的电压超过4.5V 时,输出会自动切断。此功能可防止在堵转状态下线路或电机内的任何故障,并且可以经过调整适应每个系统的需要。
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