電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)塑造了世界，并將繼續(xù)在各個(gè)層面發(fā)揮作用。它們的使用范圍從簡(jiǎn)單的家庭功能自動(dòng)化的小型電機(jī)到可以移動(dòng)山脈的重型電機(jī)?，F(xiàn)在使用的電動(dòng)機(jī)的數(shù)量和種類(lèi)是驚人的，因此，了解到電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)幾乎占全世界用電量的一半，也許并不奇怪。

全球約30%的發(fā)電量用于驅(qū)動(dòng)工業(yè)應(yīng)用中的電機(jī)。按絕對(duì)值計(jì)算，預(yù)計(jì)到2040年，世界工業(yè)部門(mén)的能源消耗量將翻一番。隨著人們對(duì)能源成本和有限資源在環(huán)境和財(cái)政方面的認(rèn)識(shí)的提高，提高用電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)效率的必要性變得更加突出。

低壓驅(qū)動(dòng)器的要求

在低壓市場(chǎng)（標(biāo)準(zhǔn)型和緊湊型）中，應(yīng)用可分為輕型或重型。與驅(qū)動(dòng)器觀點(diǎn)的主要區(qū)別在于，輕型電機(jī)和控制裝置通常必須在加速期間（如泵和風(fēng)扇應(yīng)用）維持110%的逆變器輸出電流過(guò)驅(qū)動(dòng)。重型電機(jī)和控制裝置通常需要設(shè)計(jì)成能夠承受高達(dá)150%額定逆變器電流的過(guò)驅(qū)動(dòng)。這種較高的過(guò)載電流是由于傳送帶的加速階段造成的。

用于驅(qū)動(dòng)器的IGBT7

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的獨(dú)特性和特殊性為IGBT的設(shè)計(jì)提供了新的途徑。有了正確的IGBT技術(shù)，就有可能創(chuàng)造出更適合滿足這些需求的模塊。這是英飛凌采用的最新一代IGBT技術(shù)，即IGBT7.在芯片層面，IGBT7采用了微模式溝槽（MPT），其結(jié)構(gòu)有助于顯著降低正向電壓并提高漂移區(qū)的電導(dǎo)率。對(duì)于中等開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)，IGBT7比前幾代產(chǎn)品顯著降低了損耗。

IGBT7比上一代（IGBT4）提供的另一個(gè)改進(jìn)是自由輪二極管，它也針對(duì)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。此外，發(fā)射極控制二極管EC7的正向壓降現(xiàn)在比EC4二極管的正向壓降低100毫伏，具有改進(jìn)的反向恢復(fù)軟性。

伺服驅(qū)動(dòng)用SiC mosfet

隨著自動(dòng)化程度的提高，對(duì)伺服電機(jī)的需求也相應(yīng)增加。他們將精確運(yùn)動(dòng)控制與高扭矩水平相結(jié)合的能力使其非常適合自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)。

英飛凌利用其制造專(zhuān)業(yè)知識(shí)和長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了一種SiC溝槽技術(shù)，其性能高于IGBT，但具有相當(dāng)?shù)聂敯粜裕缍搪窌r(shí)間為2μs甚至3μs.英飛凌mosfet還解決了SiC器件固有的一些潛在問(wèn)題，例如不需要的電容性開(kāi)啟。此外，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的TO247-3封裝中提供了sic mosfet，現(xiàn)在在TO247-4封裝中有更好的開(kāi)關(guān)性能。除了這些TO封裝外，SiC MOSFET還提供Easy 1B和Easy 2B封裝。

1200伏冷卻系統(tǒng)? 與相應(yīng)的IGBT替代品相比，MOSFET提供了高達(dá)80%的開(kāi)關(guān)損耗，其額外的優(yōu)點(diǎn)是損耗與溫度無(wú)關(guān)。然而，與IGBT7一樣，開(kāi)關(guān)動(dòng)作（dv/dt）也可以通過(guò)柵極電阻進(jìn)行控制，從而提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。

因此，使用Cool SiC的驅(qū)動(dòng)器解決方案? MOSFET技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)50%的損耗降低（假設(shè)dv/dt類(lèi)似），基于較低的恢復(fù)、開(kāi)啟、關(guān)閉和開(kāi)啟狀態(tài)損耗.Cool SiC公司? MOSFET的傳導(dǎo)損耗也比IGBT低，特別是在輕負(fù)載條件下。

除了整體效率更高和損耗更低之外，由SiC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的更高的開(kāi)關(guān)頻率對(duì)動(dòng)態(tài)控制環(huán)境中的外部和集成伺服驅(qū)動(dòng)器都有直接的好處。因?yàn)樵诓粩嘧兓碾姍C(jī)負(fù)載條件下，電機(jī)電流的響應(yīng)更快。

在將整流器、斬波器和逆變器集成到單個(gè)模塊中時(shí)，在功率密度和開(kāi)關(guān)效率方面具有優(yōu)勢(shì)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器還需要閉環(huán)系統(tǒng)才能正確有效地工作。

更具體地說(shuō)，無(wú)論使用何種開(kāi)關(guān)技術(shù)，都必須有正確的門(mén)驅(qū)動(dòng)器解決方案。柵極驅(qū)動(dòng)器需要將用于開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)關(guān)的低壓控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)本身所需的高壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通常，控制信號(hào)將來(lái)自主機(jī)處理器。由于每種開(kāi)關(guān)技術(shù)在輸入電容和驅(qū)動(dòng)電平方面都有其獨(dú)特的特性，因此與合適的柵極驅(qū)動(dòng)器相匹配是至關(guān)重要的。作為目前使用的所有電源技術(shù)的開(kāi)發(fā)商和供應(yīng)商，英飛凌為其Si-mosfet、Si-igbt、SiC-mosfet和GaN-HEMTs提供優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)器。

控制回路的最后一個(gè)同樣重要的部分是傳感器，它在電機(jī)和控制器之間提供部分反饋。通常使用電流傳感器來(lái)達(dá)到這一目的。英飛凌已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種霍爾效應(yīng)解決方案，消除了對(duì)鐵磁集中器的需要，使其更簡(jiǎn)單，侵入性更小。這使它成為完全集成伺服電機(jī)的理想選擇。

森西夫號(hào)? 電流傳感器的范圍，如TLI4971，是差動(dòng)霍爾電流傳感器，提供高磁場(chǎng)范圍和低偏移值。此外，它們沒(méi)有磁滯現(xiàn)象，并且具有良好的雜散場(chǎng)抗擾性。由于采用了無(wú)核概念，它們體積小巧，支持高度集成，而超低功耗和功能隔離使它們非常靈活和可靠。
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