【应用】伺服驱动器放进“关节”里，智能功率模块帮你实现

时间： 2019-09-04 来源：世强作者：zyliuliu

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随着"中国制造2025"规划的提出，中国自动化步伐在不断加快，工业机器人需求量将会大大增长。在工业机器人高速增长的同时，被称为机器人运动"心脏"的伺服电机及其驱动器也将迎来发展黄金期。

伺服电机一般安装在机器人的"关节"处，机器人的关节驱动离不开伺服系统，关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服系统的数量也就越多，如图1中J1-J6所示。

机器人作为协助人类的帮手，对关节驱动电机的要求非常严格，因此对伺服驱动器的要求也很严格，主要有以下几点：
1）快速响应，在驱动负载的情况下，要求伺服电机的起动转矩大，转动惯量小；
2）体积小、重量轻、轴向尺寸短，可以安装在机器人手臂内部；
3）能够经受住苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行。

由以上描述可知，在驱动器设计时需要过电流能力强、集成度高、自身带制动电路的功率模块，才能满足工业机器人对伺服驱动器的性能需求。业内领先的电力电子模块生产厂商德国威科电子推出了一款智能功率模块flowIPM 1C，非常适用于工业机器人的伺服控制器中。该模块集成三相整流桥、逆变模块、制动模块以及对应的IGBT驱动，实现了很高的功率密度。拓扑结构如图2所示：

FlowIPM 1C的主要特性为：
• 规格参数15A/1200V
• 集成整流、制动、逆变于一体
• 自带IGBT智能驱动
• 可承受3倍额定电流的峰值脉冲（峰值电流45A）
• 每相都有过流检测电阻

由上述IPM模块特性可知，FlowIPM 1C可承受3倍过载电流，因此可以使伺服驱动器的起动转矩做大更大。其次，FlowIPM 1C集成整流、制动、逆变于一体，可以大大减少在伺服驱动器中占用的空间，从而使驱动器集成度更高、体积更小。最后，FlowIPM 1C内置制动电路，满足机器人要求的伺服驱动器频繁正反转和加减速运行带来的电机制动能量的耗散。可见，该模块适用于对性能要求较高、体积要求苛刻的伺服驱动器中。

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人民 Lv3. 高级工程师 2019-12-29

学习了
鄗立恒 Lv8. 研究员 2017-05-17

如果把机器人比做人，那伺服电机是肌肉，驱动器是神经，单片机是大脑，电源模块是心脏，电线是血管。
- 世小强回复：很是形象！棒棒哒！

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V23990-K429-A40-PM	IGBT功率模块	CIB-KE-NTC	MiniSKiiP® PIM 3	1200	75	IGBT4	MiniSKiiP® 3	16	Al2O3

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产品型号	品类	产品状态	拓扑	电压(V)	电流(A)	模块高度 (mm)	晶圆工艺	封装
10-0B06PPA004RC-L022A09	SiC功率模块	Series production	PIM+PFC(CIP)	600V	4A	17mm	IGBT RC	flow 0B