电机驱动系统：新一代功率解决方案提升能效和可靠性

1   电机驱动系统的关键是可靠性和能效

电机在现代生活中无处不在， 从气候控制、电器和商业制冷到汽车、工厂和基础设施。根据国际能源署 (International Energy Agency) 的数据，电机占全球总电力消耗的45％，因此电机驱动电子设备的可靠性和能效会对世界各地的舒适、便利和环境及各种应用产生影响。

工业自动化和机器人是电机最重要的应用之一，随着传统机器人、协作机器人和自主移动机器人的采用，我们看到工厂和其他设施变得更加自动化。

一种提高电机驱动系统能效的方法是，以基于三相逆变器的可变速驱动器代替由50/60 Hz 交流线路电压驱动的单速电机，从而实现电机的电子速度控制和更高的驱动能效。与开/ 关调节方法相比，变速控制还可提供应用级高能效。政府的能效法规也是电机驱动器逆变化的一大驱动因素。

安森美半导体工业及云电源公司 营销及战略高级经理 Ali Husain

2   安森美半导体的解决方案

无论应用和技术的范围有多广泛，驱动系统始终需要满足一些基本的共同要求：

●   高能效和可靠性；

●   鲁棒性与集成度；

●   强固耐用和出色的热性能。

要开发满足所有这些要求的高效、可靠的电机驱动器，复杂且耗时，但采用安森美半导体的新的电机开发套件(MDK)，开发则变得容易。这综合原型平台含基于赛灵思(Xilinx) 的通用控制器板(UCB) ，连接到一系列扩展的驱动板，以创建一个快速启动平台来运行电机，从而可在设计任何硬件之前对系统进行快速测试、评估和优化。这些驱动板含安森美半导体广泛产品阵容中领先的功率器件和模块，以及所有其他必要元器件，可开发完整的电机驱动器方案。

我们发布的首两个驱动板采用智能功率模块(IPM)，用于工业和家用电器电机驱动应用。 该IPM 集成用于逆变器的六个功率开关、门极驱动器和一个热电偶，保护特性包括过压/ 欠压锁定、击穿保护和过流跳闸。由于已经完成了电源布局、保护功能和散热设计，因此这种集成方法使工程师可专注于系统的其他方面。

●   紧凑的IPM驱动板 (SECO-1KW-MCTRL-GEVK)提供了从市电的交流输入到电机的交流输出的完整方案。额定输入电压为230 Vac，它包括一个电磁兼容(EMC) 滤波器和桥式整流器，交错式两通道功率因数校正(PFC) 和NFAQ1060L36T IPM 作为逆变器级，以及辅助电源、测量和保护。

●   对于更高的功率水平，SECO-4KW-65SPM31-GEVB 驱动板采用NFAM5065L4B 650 V 智能功率模块。它的额定输入电压为400 VDC，可提供达1 kW 的连续功率，并可在短时间内或通过添加散热器提供达4 kW的功率。该产品非常适合工业驱动和商业暖通空调与制冷(HVACR) 应用。

安森美半导体即将推出的一系列驱动板采用同类最佳的MOSFET 阵容。这些电机驱动板将支持10 V 至100 V的输入电压，功率能力高达1.2 kW，可满足电池供电和中低电压应用，如电动工具、机器人、自动机器人和无人机。我们还在开发更多驱动板，彰显我们针对更高功率电机驱动应用的广泛IPM 阵容以及新模块。模块化设计还支持采用一系列PFC 方案，这将使您能够自由搭配组合功率转换级，以针对您的要求进行优化。

（本文来源于《电子产品世界》杂志社2021年3月期）