稳定可靠和高能效的工业驱动方案

时间：2020-05-15 09:55:31

关键字：驱动方案 PI TMP IGBT

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电动机的大功率驱动系统是工业自动化和机器人系统的关键组件，因为它们消耗的电能超过一半。这些驱动系统在实现节能方面具有核心作用。

自动化的步伐不断加快，使电机驱动系统成为未来行业的核心。在更大功率下提高能效和可靠性将继续成为工业驱动方案的重点。

变频电机驱动现在几乎已经成为所有应用领域的标准配置，带来了：

· 全速运行时，效率更高

· 进一步提高了效率，因为它们可以在需要时以较低的速度运行

电机驱动系统有不同的分区方式。智能功率模块 (IPM) 在单个模块中包含逆变器和内部驱动器。功率集成模块包括逆变器和制动电路，通常不含驱动器。其原因是对于三相交流 (AC) 输入的应用，智能功率模块变得非常大。

让我们看看没有驱动器的模块：

点击查看大图

模块的引脚需要相互之间有一定的间距，以保持

· 安全性

· 长期可靠性

这些间距必须根据各种应用的因素来计算，如驱动器的最大工作高度、系统中的有效电压、系统用的隔离度、模块和印刷电路板的污染程度以及CTI等。

通过对典型的电机驱动应用的详细计算，得出最小模块尺寸为70mm左右。如果加上门极驱动控制引脚的空间，最小模块的尺寸会更大。

对于小功率工业三相AC输入应用，IPM模块和凝胶填充模块都被广泛使用：IPM模块没有整流器，而凝胶填充模块没有驱动器。在机器人焊接设备更加普及的驱动下，凝胶填充模块和IPM模块都采用焊接引脚是新设计的趋势。

以下是新的转移成型PIM(TMPIM)模块的横截面图：

请留意为了说明，此图比例经拉大。

与现有模块相比，TMPIM有个明显的优势。整个模块的厚度为8mm。引脚顶部与散热器顶部之间的间隙为6mm，比5.5mm的间隙要求要大。凝胶填充模块也能满足这要求，但它们的厚度要厚很多 (12mm对比TMPIM的8mm）。而IPM模块则更薄。因此，机械设计人员需要对散热器进行成型，增加了额外的制造成本。

TMPIM所使用的IGBT是稳定可靠的Field Stop II 1200V IGBT，在150C、900V母线电压和15V门极驱动下的短路额定值超过10us。在发布之前，这些模块在电机驱动测试中进行了广泛的测试，包括台架测试。

NCP57000 隔离门极驱动器是驱动TMPIM的理想选择。每个TMPIM使用6个隔离驱动器。NCP57000门极驱动器具有去饱和 (DESAT) 功能，可以检测到过载电流，然后对IGBT进行软关断，防止短路条件下过快的关断产生过多的电压尖峰。

TMPIM系列可以实现1000次以上的热循环。没有任何散热器的标准凝胶填充模块通常只能实现200个热循环。这些模块的功率循环曲线显示出优异的功率循环能力，取决于结温的变化。TMPIM的较高功率模块采用高性能的氧化铝基板。从而在读取功率循环曲线时，较低的热阻导致较低的热变化，从而导致较高的功率循环能力。

目前的TMPIM包括1200V转换器-逆变器-制动 (CIB) 模块，其额定电流为25A，35A，35A含高性能基板，50A含高性能基板。

该系列中的新设计将涵盖650V CIB模块、650V六组、1200V六组、1200V六组和650V模块含交错式PFC和六组。

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