筋膜槍馬達(dá)設(shè)計(jì)的技巧
現(xiàn)今的可調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路都采用變頻器來(lái)調(diào)整輸出電流,以滿足三相馬達(dá)的要求。變頻器的形狀大小通常會(huì)受到應(yīng)用的限制。在許多情況下,電路板與馬達(dá)靠得很近,而馬達(dá)構(gòu)造的高度也會(huì)受限。另外,所用高功率半導(dǎo)體器件的物理性質(zhì)和所選封裝的形狀,也要求電路板上有足夠的位置空間。功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)工作期間產(chǎn)生的電壓、電流交疊會(huì)造成損耗,必須將其消除。雖然功率耗散問(wèn)題可以通過(guò)加設(shè)散熱片而得到改善,但這也會(huì)限制半導(dǎo)體器件在電路板上的布局安排。
設(shè)計(jì)考慮因素
目前,大功率半導(dǎo)體器件(如IGBT和MOSFET)的發(fā)展趨勢(shì)是在提升性能的前提下不斷縮小芯片尺寸。減小芯片尺寸能減少器件的寄生電容,從而提高開(kāi)關(guān)速率。因此,深入研究電路板上的關(guān)鍵回路越來(lái)越重要。圖1為電壓源變頻器(voltage source inverter,VSI)的兩種典型開(kāi)關(guān)工作方式的簡(jiǎn)化示意電路。在開(kāi)關(guān)頻率受限的大電流應(yīng)用中,IGBT是最受歡迎的器件。上圖所示為從高壓側(cè)(HS)續(xù)流二極管到低壓側(cè)IGBT的換流。電流最初是在高壓側(cè)二極管和相應(yīng)反相半橋的IGBT形成的續(xù)流通道中。
圖1 簡(jiǎn)化的換向電路
在圖1中,電壓源變頻器的臨界電流路徑被標(biāo)為紅色陰影,其特征是di/dt變化率高,這個(gè)特征也表現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路上。要保證柵極驅(qū)動(dòng)電路安全的工作,就要最大限度地減小雜散電感。尤其是高壓側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路,存在一個(gè)由低壓側(cè)二極管和電流通道上的阻性和感性壓降所引起的,且幅度超過(guò)VS最小允許電壓的負(fù)壓,會(huì)導(dǎo)致電路工作異常。
圖2 智能功率模塊
與電壓源變頻器的分立元件方案類(lèi)似,采用智能功率模塊時(shí)也要注意外部元件的布局安排。圖3所示為針對(duì)Motion-SPMTM應(yīng)用的一些建議。由于電壓源變頻器的開(kāi)關(guān)速率很快,信號(hào)接地和功率接地必須分開(kāi)。兩種接地在15V Vcc電容處互接。Vcc電容和功率接地之間的通道要狹窄,以去除耦合。為防止電涌造成破壞,引腳P與功率接地之間應(yīng)當(dāng)有一個(gè)低電感電容。另外,由于電壓源變頻器和馬達(dá)之間的長(zhǎng)引線會(huì)造成高壓反射,因此一些SPM產(chǎn)品配備了外接?xùn)艠O電阻來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)速率和最大限度地減少反射。
圖3 布局建議
圖4 模塊安裝翹曲的夸大示意圖
元件安裝考慮因素
除TinyDIP/SMD外,SPM的表面都會(huì)有一定的翹曲。圖4為這種翹曲的一個(gè)夸張示意。模塊是用一些從表面中間穿出的螺絲緊固在散熱片上。如果安裝恰當(dāng),這種凸?fàn)畋砻婺鼙WC有足夠的熱量從模塊傳遞到散熱片。如果緊固螺絲用力不均,就可能在模塊內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,導(dǎo)致模塊破損或性能下降。建議采用圖4所示的螺絲緊固順序(先按1?2的順序預(yù)緊固,再按2?1的順序最終緊固)。通常,預(yù)緊固扭矩為最大額定緊固扭矩的25%。只要散熱片與器件緊貼好了,就可通過(guò)SPM的內(nèi)置熱敏電阻獲取散熱片的溫度,從而簡(jiǎn)化電路板的設(shè)計(jì)。
A4931完美替代 無(wú)需更改外圍---BLDC三相無(wú)刷預(yù)驅(qū)動(dòng)--GC4931,我司是GC4931代理商,可以提供技術(shù)支持。
GC4931F/S 是一款三相無(wú)刷直流電機(jī)預(yù)驅(qū)動(dòng)芯片。 芯片可以驅(qū)動(dòng)N型功率MOSFET,最高電源到 36V。芯片狀態(tài)切換邏輯受三個(gè)相位差為 120°的霍爾輸入確定。兼容替代A4931,MS4931芯片集成固定衰減時(shí)間的脈沖調(diào)制來(lái)控制電流并且抑制勵(lì)磁涌流;堵轉(zhuǎn)保護(hù)時(shí)間可調(diào);過(guò)溫保護(hù),過(guò)壓監(jiān)測(cè),同步整流等等。其中內(nèi)置的同步整流器通過(guò)在衰減周期內(nèi),打開(kāi)合適的低內(nèi)阻的開(kāi)關(guān)管以取代反向續(xù)流二極管來(lái)降低功耗。當(dāng)芯片監(jiān)測(cè)到過(guò)壓時(shí)芯片會(huì)關(guān)斷同步整流以減小變化電流引起的電源電壓波動(dòng)。
GC4931F/S 的邏輯輸入腳有使能控制(ENABLE),方向控制(DIR),剎車(chē)控制(BRAKE);邏輯輸出腳有 FG1,F(xiàn)G2 與霍爾信號(hào)對(duì)應(yīng),可以用來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
芯片工作溫度從-20~105℃。
封裝形式采用 5mmx5mm 的 QFN 28 腳,底部有散熱片。
GC4931F 工作電壓低至 4.7V,GC4931S
最低工作電壓在 7V.
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