【应用】国产SiC MOSFET IV1Q12050T3助力紧凑型伺服驱动器设计,导通电阻低至50mΩ

2022-03-18 世强
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伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,尤其是在运动控制领域的应用非常广泛,主要为了实现快速、精确定位高精度的要求,是运动控制领域的重要组成部分,广泛用于工业机器人、纺织机、刺绣机、数控加工等自动化设备中,随着市场应用的多样化需求,伺服驱动器在设计上追求紧凑、小型化设计要求。


一般传统的设计采用分立器件设计整流和制动部分,逆变部分采用IPM做逆变功率单元设计,低压伺服驱动器主回路电流是高压伺服驱动器的10倍以上,会造成管压降大、损耗高、体积增大等问题,相比于传统 IGBT管,新型SIC MOSFET具有开关频率高、通态压降低,开关损耗和通态损耗小、工作温度高等优势。

                                                                  图1  伺服驱动器电路框图

本文重点介绍瞻芯电子SiC MOSFET IV1Q12050T3助力紧凑型伺服驱动器设计,在低压伺服驱动器设计上有效的降低主回路的损耗和管压降,尤其是在高开关频率下可减少驱动的损耗,从而提高系统的效率、缩小产品体积,针对小型化,紧凑型伺服伺服驱动器设计有很大的优势。


如上图1 为低压伺服驱动器的电路拓扑图,大致工作原理是三相交流380V输入通过整流桥变为直流电,在通过逆变电路实现直流到交流的变换,逆变器的输入为直流输出为交流,来驱动伺服电机,本设计制动和逆变部分,共使用7颗SiC MOSFET,在设计测试中发现当开关频率一定时,负载频率增大,使用IGBT方案和SiC MOSFET方案主回路的损耗基本不变,但是使用SiC MOSFET主回路各部分损耗要低于IGBT方案,当负载频率一定时,开关频率增大,两种方案的主回路损耗都增大,尤其是开关损耗的增大,使用IGBT的方案开关损耗要明显大于使用SiC MOSFET的方案。

                                                           图2  IV1Q12050T3 封装以及引脚定义


综上所述,国产瞻芯电子1200V SiC MOS应用在紧凑型伺服驱动器设计,具有以下几点优势:

1、RDson低至50mΩ,确保产品能够在更高的开关频率或者更高的电压下工作时,导通损耗大大减小,提升效率;

2、最高耐压1200V,满足600V以上母线电压的应用,具有足够的耐压余量;

3、带快速恢复体二极管,44ns快速恢复时间,大幅度降低开关管工作续流时二极管上的功耗,从而降低整体器件的功耗;

4、更宽的结温范围,-55至175℃确保管子在极限温度下可靠工作,防止管子的内部温升超过结温上限而产生不可恢复的损坏。

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