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更新时间: 2023-04-05

在交流电机驱动中实现隔离

　　设计人员在交流电机驱动中实现隔离隔栅时有多种选择，但过去40年来，在系统中实现电流隔离的**常用器件一直是光耦合器，也称为光隔离器或光电耦合器。尽管光耦合器具有成本效益且普遍存在，但其无法提供与**隔离方法同等水平的温度性能或器件寿命。

　　TI的电容隔离技术在将二氧化硅(基础片上绝缘)用作电介质的电容电路中集成了增强的信号隔离功能。与光耦合器不同，其可将隔离电路与其他电路集成在同一芯片上。通过此工艺制造的隔离器具有可靠性、防震性和增强的隔离性，相当于单个封装中的两个基本隔离等级。

　　隔离功率级中的栅极驱动器

　　交流电机驱动的功率级中使用的功率转换器拓扑是用于传输千瓦至兆瓦范围内功率的三相逆变器拓扑。这些逆变器将直流电源转换为交流电源。典型的直流总线电压为600 V-1，200V。该三相逆变器使用六个隔离式栅极驱动器来打开和关闭电源开关(通常是一组绝缘栅门极晶体管[IGBTs]或IGBT模块)。由于其卓越的性能，设计人员开始使用宽带隙器件，例如碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)或模块。

　　每个相都使用通常处在20kHz至30kHz范围内工作的高侧和低侧IGBT开关，以交替模式向电机绕组施加正负高压直流脉冲。每个IGBT或SiC模块均由单个隔离式栅极驱动器驱动。栅极驱动器的高压输出与来自控制器的低压控制输入之间的隔离是产生电流的。栅极驱动器将来自控制器的脉冲宽度调制(PWM)信号转换为用于场效应晶体管(FETs)或IGBTs的栅极脉冲。此外，这些栅极驱动器需要具有集成的保护功能，例如去饱和作用、有源米勒钳位和软关断。

　　隔离栅极驱动器具有两侧：初级侧(即输入级)和次级侧(与FET连接)。初级侧有两种类型的输入级：基于电压和基于电流的输入级。通过输入级，栅极驱动器可以连接到能够告知栅极驱动器在**时间打开或关闭的控制器。

　　使用基于电流的输入级的光耦合器栅极驱动器通常在电机驱动应用中驱动IGBTs。基于电流的输入级往往具有较好的抗噪能力，因此需要在控制器和光耦合器之间设置一个缓冲级。使用缓冲级的基于电流的输入级驱动器的功耗通常也会更高。