ZHCUC64B August 2024 – May 2025 DRV8162 , INA241A , ISOM8710
許多適用于直流饋電電機驅動器的低壓三相逆變器都由 24V 至 60V 直流電源軌供電。在機器人系統中,電機通常具有不同的額定功率,典型值為 200W、400W、750W、1.5kW 和 2.5kW,甚至偶爾會更高,具體取決于要實現的功能。這些電機對電機驅動器的額定電流有不同的要求。
此設計支持 1.5kW 至 4kW 的電機,采用 48V 直流輸入。額定輸出電流可以是 32ARMS 至 85ARMS;在某些情況下甚至可以達到 100ARMS 左右。
在設計這種功率級時,高效率是關鍵目標。憑借高效率,可實現小 PCB 尺寸,并且在功率級只能使用外殼作為散熱器的集成電機驅動系統中,驅動器可以安裝在系統的外殼內。
為了在此設計中實現較小的 PCB 尺寸,智能柵極驅動器 DRV8162L 在防止功率級擊穿、過流和短路故障的集成保護功能方面提供了很大幫助。為防止發生擊穿,可以啟用 VGS 握手及死區時間插入功能。
為了優化系統效率和 EMI 性能,DRV8162L 添加了無需添加任何外部電路即可對輸出拉電流和灌電流進行編程的功能。
為了使驅動器能夠以超高效率控制電機,A 相和 B 相采用了具有高共模抑制、零漂移特性的電流檢測放大器 INA241A 進行基于同相分流器的電流檢測。由于放大器具有高增益,因此使用 0.2mΩ 分流器來支持 ±165A 的線性檢測范圍。選擇低電阻分流器也有助于提高系統效率。在 C 相,使用功能隔離式 Δ-Σ 調制器 AMC0106M05 與 0.3mΩ 分流電阻器來檢測電流。通過在 MCU 中使用數字 SINC 三抽取濾波器,線性電流測量范圍達到 ±167A。
其他反饋包括直流總線電壓以及經過脈寬調制 (PWM) 濾波的三相電壓,支持對 InstaSPIN-FOC? 電機等高級無傳感器控制進行驗證。
在機器人和工廠自動化應用中,確保系統能夠安全停止電機并防止任何意外啟動是至關重要的要求。為了滿足這些系統級要求并實現所謂的安全轉矩關閉 (STO) 功能,此參考設計為柵極驅動器提供了各種關斷路徑組合,以防止電機意外啟動。