概述

　　30KW的伺服驱动器主要用在注塑机行业，采用了全桥整流，三相逆变输出的方案，输出电流具有3倍的过载能力。相对于小功率的伺服，30KW伺服在具备更大的带载能力的同时要求其效率不能太低;电压和电流信号的检测，实现整机的闭环控制，采用PWM的调制技术，对电极的控制更精准。但是30KW伺服面临高效率，低成本，高可靠性方面的压力， 本方案介绍一些非常适合在伺服系统中应用的功率器件及工业以及网通信SOC,可以提高效率，降低成本及可靠性。

　　优势

　　· PI的隔离驱动SID1182K具有输出8A的驱动能力，可以减小外置推挽管，内部集成15V的LDO，在电源设计时可以少一路负电源的设计，从而降低驱动设计的成本;输出具有软关断能力，减小IGBT关断时的损耗，提高系统效率;

        元件供应

　     型号：SID1182K               品牌：PI

【SID1182K】

SID11x2K是Power Integration公司推出的新款IGBT驱动芯片，其中SID1182K能够输出最大驱动电流达到8A，它可直接驱动450A(典型值)的IGBT开关器件，无需任何额外的有源元件，最大可以驱动600A功率模块。产品图片如下：

图1：SID1182图片

SID1182K采用创新的ESOP封装，具有9.5mm的爬电距离和600的CTI(相对漏电起痕指)，符合很多安全标准，确保了显著的工作电压余度和系统的高可靠性。SID1182K的绝缘层是固体，即使IGBT炸机，也不会损坏绝缘层。传统的驱动IC用稳压管在外部设置稳压器，这样不仅效率非常低，且为了散热，PCB板还需要提供额外的面积，提高了成本。SID1182K内置了一个稳压器，采用了双N厚道MOSFET的形式进行推动，不仅降低了成本，即使输出很大的电流也能保持很低的损耗。

SID1182K还有以下特点：

1)开关频率可达到250KHZ

2)集成的FluxLink™技术为原方与副方提供可靠绝缘

3)传输延迟时间非常短，仅为260ns

4)传输延迟抖动±5ns

5)副方供电为单极电源电压

6)工作环境温度介于-40°C至125°C之间

7)轨到轨稳压输出

8)具有独立的开通关断引脚

9)2层PCB紧凑低成本设计

SID1182K还具有很多先进的保护功能，具体功能如下：

1)原副边欠压保护(UVLO)与故障反馈

2)电阻串功率模块退饱和监测

3)采用高级软关断功能(ASSD)进行短路保护

4)基本有源钳位

SID118X在电动车的应用

在电动车电机控制器中，主拓扑IGBT需要驱动芯片来驱动。SID1182K可驱动电机逆变器，下图2为电机运行的主拓扑图，即三相逆变全桥拓扑。该电路六个IGBT，分三个桥臂，每个桥臂提供电机的一路电流。电机控制芯片发出的驱动信号经过SID1182K芯片隔离放大并传输到IGBT门极(如图3所示)，从而控制每个IGBT的开通和关断，将直流电转换为交流，从而驱动电机，让电动汽车可以自由驰骋!

图2：电机运行主拓扑图(三相逆变全桥电路)

图3：SID1182K驱动原理图

　　· Vincotech的功率模块A0-VS122PA300M7-L757F70兼容主流封装，采用第七代晶圆，能够降低IGBT的开关损耗，提高系统效率;

　　· Silicon labs集成多通道的数字隔离器SI86XX，极大缩小PCB面积，简化设计及设计成本。通信速度高达150Mbps,，低信号延时时间，保证了系统快速响应及可靠性，CMTI高达100KV/us,提高系统抗干扰性，保证系统的可靠性;

【Si86xx】

Si86xx 数字隔离器

Silicon Labs Si86xx 系列是行业最高性能、最宽通道数系列的单向和双向隔离器，支持高达 5 kVrms 的加强隔离电压。以我们的专利 CMOS 隔离技术为基础，Si86xx 隔离器在严酷的工业应用中支持稳定的运行。

特点

高达 5000 VRMS 的隔离

UL、CSA、VDE 验证

60 年的使用寿命和额定工作电压

高电磁抗扰度

2.5 至 5.5 V 的电源电压

独立的双向 SDA 和 SCL 隔离通道

具有 35 mA 反向电流的开漏输出

支持高达 1.7 MHz 的 I²C 时钟

单向隔离通道支持额外的系统信号 (Si8605、Si8606)

–40 至 +125 °C 的温度范围

共模瞬态抗扰度50 kV/μs

AEC-Q100 资格

符合 RoHS 的封装：

SOIC-8 窄体

SOIC-16 宽体

SOIC-16 窄体

Si86xx系列

Si8600

Si8602

Si8605

Si8606

Si8610

Si8620

Si8621

Si8622

Si8630

Si8631

Si8635

Si8640

Si8641

Si8642

Si8645

Si8650

Si8651

Si8652

Si8655

Si8660

Si8661

Si8662

Si8663

【Si86xx Data Sheet】

1 Mbps, 2.5 kVRMS Digital Isolators

Silicon Lab's family of ultra-low-power digital isolators are CMOS devices offering substantial data rate, propagation delay, power, size, reliability, and external BOM advantages over legacy isolation technologies. The operating parameters of these products remain stable across wide temperature ranges and throughout device service life for ease of design and highly uniform performance. All device versions have Schmitt trigger inputs for high noise immunity and only require VDD bypass capacitors. All products support Data rates up to 1 Mbps and Enable inputs which provide a single point control for enabling and disabling output drive. All products are safety certified by UL, CSA, VDE, and CQC and support withstand ratings up to 2.5 kVRMS.

Automotive Grade is available for certain part numbers. These products are built using automotive-specific flows at all steps in the manufacturing process to ensure the robustness and low defectivity required for automotive applications.

KEY FEATURES

• High-speed operation

• DC to 1 Mbps

• No start-up initialization required

• Wide Operating Supply Voltage

• 2.5 to 5.5 V

• Up to 2500 VRMS isolation

• 60-year life at rated working voltage

• High electromagnetic immunity

• Ultra low power (typical)

• 5 V Operation: 1.6 mA per channel at 1 Mbps

• 2.5 V Operation: 1.5 mA per channel at 1 Mbps

• Tri-state outputs with ENABLE

• Schmitt trigger inputs

• Transient Immunity 50 kV/µs

• AEC-Q100 qualification

• Wide temperature range

• –40 to 125 °C

• RoHS-compliant packages

• SOIC-16 wide body

• SOIC-16 narrow body

• SOIC-8 narrow body

• Automotive-grade OPNs available

• AIAG compliant PPAP documentation support

• IMDS and CAMDS listing support

Industrial Applications

• Industrial automation systems

• Medical electronics

• Isolated switch mode supplies

• Isolated ADC, DAC

• Motor control

• Power inverters

• Communication systems

Safety Regulatory Approvals

• UL 1577 recognized

• Up to 5000 VRMS for 1 minute

• CSA component notice 5A approval

• IEC 60950-1, 61010-1

• VDE certification conformity

• IEC 60747-5-2 (VDE0884 Part 2)

• CQC certification approval

• GB4943.1

Automotive Applications

• On-board chargers

• Battery management systems

• Charging stations

• Traction inverters

• Hybrid Electric Vehicles

• Battery Electric Vehicles

　　伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

　　伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用[1] 。

　　在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。M/T测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1)测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速;2)用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。

　　目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

　　随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。

　　伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。