【48812】简化三相逆变器拓扑规划

来源：kaiyun.com官网    发布时间：2024-07-13 11:52:22

  规范的三相功率级(powerstage)被用来驱动一个三相无刷直流电机，如图1所示。功率级发生一个电场，为了使电机很好地作业，这个电场一定要坚持与转子磁场之间的视点挨近90。六步序列操控发生6个定子磁场向量，这些向量必须在一个指定的转子方位下改动。霍尔效应

  扫描转子的方位。为了向转子供给6个步进电流，功率级运用6个能够按不同的特定序列切换的功率MOSFET。下面解说一个常用的切换形式，可供给6个步进电流。

  MOSFETQ1、Q3和Q5高频(HF)切换，Q2、Q4和Q6低频(LF)切换。当一个低频MOSFET处于开状况，并且一个高频MOSFET处于切换状况时，就会发生一个功率级。

  进程1)功率级一起给两个相位供电，而对第三个相位未供电。假定供电相位为L1、L2，L3未供电。在这种情况下，MOSFETQ1和Q2处于导通状况，电流流经Q1、L1、L2和Q4。

  进程2)MOSFETQ1关断。由于电感不能忽然中止电流，它会发生额定电压，直到体二极管D2被直接偏置，并答应续流电流流过。续流电流的途径为D2、L1、L2和Q4。

  进程3)Q1翻开，体二极管D2忽然反偏置。Q1上总的电流为供电电流(如进程1)与二极管D2上的康复电流之和。

  图2所示MOSFET器材的截面图，显示出其间的体-漏二极管。在进程2，电流流入到体-漏二极管D2(见图1)，该二极管被正向偏置，少量载流子注入到二极管的区和P区。

  当MOSFETQ1导通时，二极管D2被反向偏置，N区的少量载流子进入P+体区，反之亦然。这种快速搬运导致很多的电流流经二极管，从N-epi到P+区，即从漏极到源极。电感L1关于流经Q2和Q1的尖峰电流表现出高阻抗。Q1表现出额定的电流尖峰，增加了在导通期间的开关损耗。图4a描绘了MOSFET的导通进程。

  为改进在这些特别运用中体二极管的功能，研制人员开发出具有快速体二极管康复特性MOSFET。当二极管导通后被反向偏置，反向康复峰值电流Irrm较小，完结康复所需求的时刻更短(见图3)。

  图3：具有快速体二极管康复特性MOSFET，反向康复峰值电流较小，康复时刻缩短。

  咱们比照测验了规范的MOSFET和快康复MOSFET。ST推出的STD5NK52ZD(SuperFREDmesh系列)放在Q2(LF)中，如图4b所示。在Q1MOSFET(HF)的导通作业期间，开关损耗下降了65%。选用STD5NK52ZD时功率和热功能取得很大提高(在不选用散热器的自在活动空气环境下，壳温从60C下降到50C)。在这种拓扑中，MOSFET内部的体二极管用作续流二极管，选用具有快速体二极管康复特性MOSFET更为适宜。

  SuperFREDmesh技能弥补了现有的FDmesh技能，具有下降导通电阻，齐纳栅维护以及十分高的dv/dt功能，并选用了快速体-漏康复二极管。N沟道520V、1.22欧姆、4.4ASTD5NK52ZD可供给多种封装，包含TO-220、DPAK、I2PAK和IPAK封装。

  该器材为工程师规划开关运用供给了更大的灵敏性。其他优势包含十分高的dv/dt，通过100%雪崩测验，有很低的本征电容、杰出的可重复制作性，以及改进的ESD功能。此外，与其他可选模块解决方案比较，运用分立解决方案还能在PCB上灵敏定位器材，以此来完成空间的优化，并取得有用的热办理，因此这是一种具有本钱效益的解决方案。