摘要:IPM(Intelligent Power Module),内置了驱动和保护电路,使系统硬件电路更简单可靠,不仅缩短系统开发周期,而且提高了故障下的自保护能力,IPM将是未来电机控制的主流方案。
随着汽车的逐年增长,汽车电动部分的控制也随之而升,诸如汽车高压辅助电机、压缩机、油泵、水泵、涡轮增压器、各种风扇等。虽然传统的分立式也能满足需求,但是集成度不高,参数选型繁琐,预驱和驱动相结合,总体设计较为复杂,ZLG 基于ON的智能功率模块推出了适用于汽车三相650V 30A/40A/50A IPM电机控制解决方案,如图1所示。与普通的IGBT相比,IPM在系统性能及可靠性方面得到进一步的提升。
图 1 电机控制解决方案
一、方案芯片介绍
下图是ON适用于汽车650V智能功率模块,它分为30A、40A、50A电流等级,本文主要针对50A的版本作介绍。IPM是一款先进的汽车SPM模块,为混合动力汽车和电动汽车提供全功能,高性能的逆变器输出。模块集成了内置IGBT优化的栅极驱动,可最大限度地降低EMI和损耗,同时还提供多种模块内保护功能,包括欠压锁定,过流关断,驱动IC热监控和故障报告。内置的高速HVIC仅需要一个电源电压,并将输入的逻辑电平栅极输入转换为正确驱动模块内部IGBT所需的高电压、高电流的驱动信号,内部结构如图2所示。
图 2 IPM内部框图
二、IPM具有以下特征:
l采用汽车SPM 27引脚DIP封装;
l车规级芯片(AEC-Q100/101和LV 324);
l650 V / 50 A三相IGBT逆变器,带有集成栅极驱动器和保护;
l具有稳定的EMI性能;
l使用AIN DBC基板的出色热阻,散热效率更高;
l内置LVIC温度传感器,节约BOM成本;
l散热板隔离额定值:2500 Vrms / 1 min;
l无铅且符合RoHS标准;
三、电机控制解决方案设计
方案采用ON反激式拓扑结构,高压、低压隔离,预驱和IGBT集成于IPM内,结合MCU实现过温、过压/欠压、过流等保护功能,方案框图如图3所示。除此之外,有专门的可视化在线调试监控软件,能快速调整和优化电机参数,汽车数字与电机控制库,为您提供产品级、高性能的解决方案。
图 3 方案框图
四、解决方案具有以下特征:
l反激式开关电源,实现高压、低压隔离;
l高压过压/欠压检测;
l高压过流、短路保护功能;
lIPM内部线性温度传感器;
lIPM错误输出;
l电压、电流采样,实现软硬件共同保护器件安全;
l隔离CAN通信功能,完整CAN协议接口,支持CAN调速;
l改进的FOC算法,减少启动时间和提高最高转速;
l电机停止的斜坡降速策略。
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