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　　2022年9月13日，致力于亞太地區市場的領先半導體元器件分銷商大聯大控股宣布，其旗下世平推出基于安森美(onsemi)NFAM5065L4B智能功率整合模塊(IPM)的4KW 650V工業電機驅動方案。

　　文/大聯大世平集團

圖1　基于onsemi產品的4KW 650V工業電機驅動方案的展示板圖

　　1 工業電機新方案

　　近年來，隨著科技高速發展以及工業4.0的加速推進，工業市場對于電機的需求與日俱增。根據相關機構調查顯示電機的耗電量約為全球電力供應的50%。這在節能減排、實現“雙碳”的統一戰略目標下，是一項亟待解決的問題。為了提升電機運轉效率降低能源損耗，大聯大世平基于onsemi產品推出了4KW 650V工業電機驅動方案，該方案可為設計高效率與低功耗的工業電機驅動提供理想選擇。

圖2　工業電機驅動方案的場景應用圖(版權問題，請到我們自己的圖庫照一張類似的)

　　本方案采用的NFAM5065L4B智能功率模塊為交流感應、直流無刷和永磁同步電機提供了一個功能齊全、高性能的逆變器輸出平臺。其完全集成的逆變電源模塊由一個獨立的高側柵極驅動器、LVIC、6個IGBT和一個溫度傳感器(VTS或熱敏電阻(T))組成。6個IGBT采用三相橋式配置，下段具有獨立的發射極連接腳，這種設計在選擇控制算法時具有較大的靈活性。并且其內置的高速HVIC僅要求單電源電壓，并將進入的邏輯電平門輸入轉換為高壓、大電流驅動信號，以便能正常驅動模塊的內置IGBT。

圖3　onsemi產品的4KW 650V工業電機驅動方案的方塊圖

　　除此之外，本方案還采用了onsemi旗下的DC-DC轉換器、輔助電源PWM IC、OPA &LDO等元件，具有電流檢測電路和電路保護功能，可加速工程師對于兼具高效率與低功耗的電機驅動器的研發。

　　2 核心技術優勢

　　采用NFAM5065L4B智能功率模塊的4KW 650V工業電機驅動方案具有以下應用優勢：

　　? NFAM5065L4B智能功率模塊(IPM)的逆變器技術：

　　NFAM5065L4B IPM模塊，是一個完全集成用于三相電機驅動器的功率級，包括六個具有反向二極管、獨立高端Hi-Side柵極(Gate)的IGBT驅動器、LVIC和溫度傳感器(VTS)。三相三臂的IGBT在配置上于下臂具有獨立射極(Emitter)連接腳，以利研發工程師設計電流檢測電路;

　　? 保護功能(Protection Function)：

　　系統中的保護功能包括：UVP Lock-out欠電壓鎖死，借由外部比較器(OPA)電路提供21A過電流Over Current保護，研發工程師可以通過外部電阻分壓調整過電流保護點，最后通過CIN引腳通知MCU觸發保護;

　　? 高效率輔助電源及DC-DC 轉換器：

　　在此開發板中，DC-Link是由外部電源提供，由NCP1063 PWM IC組成高效率輔助電源，提供15Vdc電壓給IPM運作。另外運算放大器及過電流保護比較器需要的5Vdc及3.3Vdc電壓，則通過FAN8303 DC-DC轉換IC及NCP718 LDO提供;

　　? 電流檢測電路：

　　onsemi NCS2250高速比較器及NCS20166高精密低偏移運算放大器配合NCD98011 UCB ADC模數轉換模塊，提供0.016A/bit的整體分辨率及相電流±16.5A的檢測范圍。

　　3 方案規格

　　? 輸入電壓：200V-400Vdc(最大可允許410Vdc);

　　? 輸出功率：1KW(連續操作模式)or 4KW(最長15分鐘操作時間)(室溫Ta=+25°C);

　　? 輸出電流：±2.5Arms /1KW(IPM單臂);

　　? 效率：95%(1KW)，96.2%(4KW)。