【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

时间： 2022-03-18 来源：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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