利用反激、SEPIC和Ćuk组合为IGBT电机驱动产生多个隔离偏置轨

利用反激、SEPIC和Ćuk组合为IGBT电机驱动产生多个隔离偏置轨.pdf

先进电机驱动应用采用基于三相绝缘栅极双极性晶体管 (IGBT)的逆变器，后者由通常在400 V dc到800 V dc范围内 的直流母线电压供电。该高压轨可以从三相整流器电桥滤 波器组合或功率因数经校正的升压整流器直接获得，从三 相交流输入产生高压轨(参见图1)。 IGBT是主功率开关，为电机各相提供(通常10 kHz)脉宽调 制(PWM)输出。感应和永磁电机一般具有高绕组电感，其 将此PWM电压集成到一个近似正弦形状的低频绕组电流 波形中。在较小驱动应用中，某些IGBT采用ADuM4223等 驱动器提供的单极性(如0 V至15 V)栅极驱动便能很好地工 作，但在较大系统中，通常要求双极性栅极驱动电平(如− 7.5 V和+15 V)，并由ADuM4135等合适的驱动器驱动。负 关断电平有助于避免IGBT因杂散电容而导通——集电极到 发射极电压(VCE)的迅速上升(高正dV/dt)可能会引发这种情 况。这种高dV/dt一般是由其他器件的正常导通引起的。 (上管导通可能会引起下管在不希望导通时导通，反之亦 然。)这6个栅极驱动器需要电源来提供+15 V和−7.5 V偏置 电压。 在图1所示范例中，电机三个相位中的两相具有与电机绕 组串联的分流电阻，其上连接AD7403隔离式Σ-Δ调制器， 用以测量电机相电流。(仅测量两相的电流，第三相电流可 由此推导出来。)这两个Σ-Δ调制器通常由5 V电源供电。 三个高端(HS) IGBT的驱动器偏置电压各以相应的电机相位 为基准，意味着三个高端驱动器(连接到电机三个相位)各 有自己的隔离偏置电源域(HS-U、HS-V和HS-W)。此外， 三个低端(LS)驱动器全部以负直流母线为基准，因此共用 一个偏置电源域(LS)。表1列出了典型电机驱动应用的偏置 电源域和相关偏置轨的总体要求。 虽然表1中的计算得出总共10个电压轨，但确切总数量可 能因电机驱动设计不同而异，对本应用笔记而言并不重 要。确切数量不会影响提供这些电压轨的技术。技术才是 本应用笔记的主题。