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电机设计中对于GaN HEMT的使用

所属分类:凤凰彩票平台新闻 发布时间:2019-07-05 11:24 作者:凤凰彩票_凤凰彩票 文章来源:凤凰彩票平台

  GaN HEMT的电气性格使得工程师们采选它来计划愈加紧凑、秉承高压和高频的

  较少BOM资料,简化计划计划,正在电机驱动计划中GaN HEMT可能经管各样电流,而不必要IGBT所需的反向二极管。

  这些所长让工程师不妨计划出高度紧凑的电动机,其输出功率与古板电机雷同,体积仅为古板电机的二分之一,并且功耗低得众,独一的弊端是GaN HEMT计划必要更高水准的电途开采和测试的专业学问。

  直到近来MOSFET和IGBT器件比拟GaN HEMT的一个合节上风是它们渊博的贸易可用性,然则现正在工程师们仍旧不妨很容易的行使GaN HEMT技巧了,更好的音问是硅供应商现正在可能供应基于GaN HEMT的集成处理计划,大大简化了高压高频换取电机的逆变器计划。

  正在此之前GaN HEMT被包装成一个带有独立驱动的分立器件,由于晶体管和驱动元件是基于分别工艺技巧的,并且一样由分此外修设商供应,这种的弊端是存正在寄生电阻和电感之间的连结导线,增长了开合损耗。将GaN HEMT和驱动元件集成正在雷同的框架内可能排除共源电感,这正在迅速开合电途中越发的紧张,由于不必要的电感会出现振响,从而也许导致电流爱戴电途崭露窒碍。集成封装的第二个合节所长是可能正在驱动元件中内置热传感器,确保正在过热忱况下GaN HEMT损坏之前合上。

  TI德州仪器)推出了一款基于GaN HEMT、高速驱动和爱戴机制的功率级器件LMG3410R070(图2),这款产物是行业内首款600V GaN集告成率级器件,采用的是8mm X 8mm QFN封装的众芯片模块(MCM),简单工程师计划计划。导通电阻异常低,仅70mΩ,这款门驱动器内置了降压/升压转换器,从而可能出现负电压来合上GaN HEMT。

  图2:TI推出的LMG3410R070功率级器件集成了GaN HEMT和驱动器(开头:德州仪器)

  LMG3410R070 GaN功率级器件的一个合节所长是正在硬切换时掌握转换速度,这种掌握对付禁止PCB寄生电阻和EMI具有紧张道理,TI这款产物采用可编程电流来驱动GaN门,使得转换速度可能设定正在30~100V/ns之间。

  两个LMG3410R070 GaN功率级器件可能构成半桥构造,完成迅速的硬切换操作,下降开合损耗,排除寄生电感和反向电荷,这些都是计划职员驱动大功率电机分别阶段所必要的(图3)。

  图3:该行使电途道理图浮现了两个TI GaN功率级器件构成的半桥构造,可能用来驱动三相电机的某一相(开头:德州仪器)

  一个完备的换取电机驱动处理计划(图4)有三个局限构成:整流器(换取/直流转换器)、直流电途和逆变器(直流/换取转换器)

  图4:该电机驱动处理计划道理图阐发了直流电途局限电容安插的地方。(开头:KEMET)

  整流器一样是采用二极管或晶体管拓扑,将规范的50或60Hz的换取电源转换为直流电源,整流器输出的直流电源通过过滤并存储正在直流电途局限,然后输入给逆变器,逆变器会将直流电源转换成三个正弦的PWM信号,用来驱动三结换取电机。

  直流局限一样采用单个电容器,计划正在电机驱动电途的整流器和逆变器两级之间,固然直流局限易于完成,然则它对付电机的完全机能和作用的紧张性使得元件的采选至合紧张。

  直流局限的计划仍然具有离间性的,涉及到高速度的电压转换(dV/dt)和高电压峰值,所以计划职员要采选不妨秉承这种压力的器件异常紧张,KEMET推出的KC-LINK电容采用的是陶瓷(锆酸钙,CaO3Zr)资料和镍电极,辱骂常好的采选,它是特意为高压、高频电途而计划的。

  KC-LINK器件的合节性格辱骂常低的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL),如许有助于降低体例作用,更加是正在高压行使中,别的电容不妨正在高频和高温下劳动这是下一代电机所务必的,电容器要不妨秉承10MHz的频率,温度限制从-55~150℃,该器件的另一本性格是电容不会随电压变动而发作漂移,这是通过AEC-Q200规范认证的。

  WBG半导体器件的贸易可用性,好比电机逆变器的GaN HEMT和直流局限的高机能电容器正正在络续餍足计划职员对付大功率电机驱动的牢靠性需求,这些合节部件让计划职员不妨擢升现有的产物,是电机变得愈加紧凑、轻易并且价值更低,同时使得电机的行使限制夸大到更渊博的新型行使范围,别的新一代高功率电机将大大下降能源需求,为绿色地球作出功绩。

  电机行使中高频驱动逆变器的迅速切换即使采用古板的MOSFET和IGBT会出现不成给与的损耗、

  不妨秉承高压要求的高机能电容也可能行使到必要高压高频电机驱动电途的直流局限

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