用于电机控制的栅极驱动器解决方案

电动机是将电能转换为机械能的装置，机械能可用于与其相连的铰接机构的运动。电动机必须能够从零速开始产生显着的扭矩，并且在整个负载范围内都具有高效率。它还需要有一个简单的驱动和控制系统。

直流电机以连续形式使用电能。它们通常功率较小，特别适用于需要低驱动扭矩和一定操作灵活性的所有应用。交流电动机分为同步电动机和异步电动机，可以使用单相或三相交流电。特别是，同步电机的转速与正弦电流的频率密切相关。

在选择理想的电机之前，工程师需要知道负载的重量和大小以及它的移动速度。因此，电机在负载下的工作区域必须低于电机的转矩曲线。确定电机尺寸的标准方法是假设“极限”情况（换句话说，确定应用所需的扭矩和速度峰值），以确保合理的运行裕度。

交流电机

从通风到流体和固体材料运输，可靠的交流电机对许多工业生产过程至关重要。交流电机驱动器设计人员一直致力于节能和减小尺寸。Power Integrations 的栅极驱动器解决方案为紧凑型、标准型和优质交流电机驱动器提供了出色的效率和无与伦比的集成度。

Power Integrations 提供多种栅极驱动器解决方案。SID11x2K 系列以标准 eSOP 封装中的单通道 IGBT 和 MOSFET 驱动器为代表。使用 Power Integrations 的创新固体绝缘体 FluxLink™ 技术提供增强的电流隔离。高达 8 A（峰值）的输出驱动电流使该产品能够驱动高达 600 A（典型值）的设备，而无需任何额外的有源组件。  

图1：SID11x2K典型应用示意图

SID1183K 系列是另一种类似的栅极驱动器解决方案，基于 eSOP 封装中的单通道 IGBT 和 MOSFET 驱动器。其他功能包括具有高级软关断 (ASSD) 的短路保护 (DESAT)、初级侧和次级侧的欠压锁定 (UVLO) 以及具有温度和过程补偿输出阻抗的轨到轨输出，确保安全即使在恶劣的条件下也能运行。

图2：SID1183K典型应用示意图

它提供 260 ns 的低传播延迟时间、±5 ns 的传播延迟抖动以及高共模瞬变抗扰度。FluxLink™ 技术可实现初级侧和次级侧之间的安全隔离。

直流电机

无刷直流电机 (BLDC) 比有刷电机提供更高的效率和可靠性。它们的应用越来越多地涉及家用电器和消费电子产品。随着这些应用的效率标准不断加强，还需要更好的电源转换技术来最小化总功率损耗并简化设计。

驱动器是 BLDC 控制的基本元件。它是一种功率放大器，产生电压输出来驱动 H 桥电路的高电流高侧和低侧 IGBT 栅极。为了满足未来的巨大需求，Power Integrations 推出了适用于高达 400 W 的 BLDC 引擎的全新 BridgeSwitch 系列。这种高压半桥电机的效率为 99.2%，无需散热器，并减少了软件认证时间和费用。

Power Integrations的BridgeSwitch驱动器系列具有先进的 FREDFET（快速恢复二极管场效应晶体管）和集成的无损电流感应。

卓越的效率，结合 IHB 驱动器的分布式热结构，降低了系统的重量和成本。集成的无损电流检测系统、总线电压检测电路和系统范围的热检测电路使该系列器件成为家用电器中使用的 BLDC 电机的理想选择。

工业电机

工业电机和中压驱动器经久耐用，确保能够承受恶劣环境条件的高可靠性和可用性。Power Integrations 在为工业电机提供强大的栅极驱动器解决方案、支持多电平拓扑以及 H 桥串联 MVD 方面有着悠久的记录。

图 3：2SC0435T 框图

2SC0435T 是 Power Integrations 为工业应用提供的紧凑型驱动器，占地面积仅为 57.2 x 51.6 毫米，外形尺寸为 20 毫米。与传统解决方案相比，SCALE-2+ 芯片组减少了高达 85% 的组件数量，显着提高了可靠性并降低了成本。该器件提供完整的双通道驱动核，其中包含驱动所需的所有元件，包括隔离式 DC/DC 转换器、短路保护；以及电源电压监控。两个输出通道中的每一个都与主要和另一个次要通道电气隔离。

伺服电机

伺服电机的工作原理与步进电机的工作原理相似，但有一些基本的差异需要考虑。在传统伺服系统中，控制器通过脉冲/方向或模拟位置、速度或扭矩命令向电机驱动器发送信号。下一代控制器使用现场总线结构。然后，驱动器发送每个电机相位所需的适量电流。电机反馈返回到驱动器，如有必要，返回到控制器。驱动器使用此信息正确切换转子并发送有关运动轴位置的可靠数据。出于这个原因，伺服电机被视为“闭环”，并包含一个编码器（反馈），可将位置连续发送到控制器。

Power Integrations 广泛的高度可靠的栅极驱动器产品组合，从 IC、驱动器内核到即插即用驱动器，提供高度集成，以及增强的安全功能和经过认证的隔离功能。双通道栅极驱动核 2SC0106T 配备全新 SCALE™-2+ 芯片组，是一款高性能双通道 IGBT/MOSFET 栅极驱动核，适用于 37 kW 至 110 kW 功率范围的 1200 V IGBT。2SC0106T 驱动 600 V 至 1200 V IGBT，集电极电流高达 450 A，开关频率高达 50 kHz。2SC0108T 是一款全新的 SCALE-2 双驱动内核，集紧凑设计和高可靠性于一身，适用性广。

2SC0108T 驱动所有常用 IGBT 模块，最高可达 600 A /1200 V 或 450 A / 1700 V。 2SC0108T 将完整的双通道驱动核与驱动所需的所有组件（例如隔离式 DC/DC 转换器、短路保护以及电源电压监控。两个输出通道中的每一个都与初级侧和另一个次级通道电气隔离。 



审核编辑：刘清