简介
工业电机驱动中运用的电子操控有必要能在恶劣的电气环境中供给较高的体系功能。电源电路会在电机绕组上导致电压沿激增现象，而这些电压沿则能够电容耦合进低电压电路之中。电源电路中，电源开关和寄生元件的非抱负行为也会发生理性耦合噪声。操控电路与电机和传感器之间的长电缆构成多种途径，可将噪声耦合到操控反应信号中。高功能驱动器需求有必要与高噪声电源电路隔脱离的高保真反应操控和信号。在典型的驱动体系中，包含阻隔栅极驱动信号，以便将逆变器、电流和方位反应信号驱动到电机操控器，以及阻隔各子体系之间的通讯信号。完成信号阻隔时，不得献身信号途径的带宽，也不得明显添加体系本钱。光耦合器是跨过阻隔栅完成安全阻隔的传统办法。虽然光耦合器已运用数十年，其缺乏也会影响体系级功能。
变速电机驱动器在工业运用中的广泛运用要归功于高效电源开关和具有本钱优势的电子操控电路。规划上的困难则是用低压操控电路耦合高功率开关电路，而不献身抗噪功能或开关速度。
图1. 包含寄生元件的逆变器电路。
现代开关逆变器的功率一般超越95%，所用功率晶体管开关还可衔接高压直流轨高轨与低轨之间的电机绕组。这一进程能够削减逆变器的损耗，由于功率晶体管作业于彻底饱满形式下，而该形式会下降传导时的压降和功率损耗。开关进程中还存在额定的功率晶体管损耗，由于在此期间，晶体管上有一较大的电压，与此同时，负载电流在高、低功率设备之间进行切换。功率半导体公司规划出IGBT之类开关时间较短的晶体管，以削减这种开关功率损耗。但是，这种较高的开关速度也会带来一些无用的副作用，比方开关噪声添加。
在驱动器操控端，VLSI工艺的继续前进改进了混合信号操控电路的本钱和功能，为高档数字操控算法的广泛运用以及沟通电机功率的进步发明了条件。进步功能支付的价值是%&&&&&%作业电压从12 V至5 V下降至现在的3.3 V，成果进步了对噪声的灵敏度。这种传统的噪声过滤办法一般不太适用，由于往往需求保持驱动体系的带宽，而带宽一般都是一个要害的功能参数。
电机驱动逆变器环境
三相逆变器是一种功率电子开关电路，操控功率从直流供电轨到三个沟通电机绕组的活动。逆变器有三条相同的腿，每条腿包含两个IGBT晶体管和两个二极管，如图1所示。每个电机绕组均衔接至经过分流器衔接高端晶体管和低端晶体管的同一节点。逆变器使电机绕组在直流总线的高压轨和低压轨之间切换，以操控均匀电压。绕组具有极高的电理性，将阻挠电流的改变，因而，当功率晶体管封闭时，电流将开端在衔接至相反电源轨的二极管中活动。这样，即便逆变器功率设备和直流链路%&&&&&%中存在断续传导，也会有电流接连流到电机绕组中。电机绕组阻抗充任来自逆变器的高压脉冲宽度调制方波输出电压的低通滤波器。
将低压操控电流衔接至逆变器时存在巨大的困难。一个根本问题是，高端晶体管发射器节点在高压总线高供电轨与低供电轨之间切换。首要，高端驱动器有必要能够驱动相对于一个发射器(或许比共用输入信号高300 V或以上)的栅极信号。其次，经过分流器(vsh)的电机电流信号有必要从300 V或以上的共模电压中提取出来。其他问题将由电源电路中的寄生元件导致。当功率晶体管或二极管的开关频率超越1 A/ns时，即便是10 nH的PCB走线电感也或许导致明显的电压(>10 V)。寄生电感和部件电感会导致振铃，成果使设备开关发生的噪声脉冲的继续时间变长。乃至电机电缆的高频阻抗也或许带来问题，由于出于安全考虑，配电板或许离电机很远。其他效应包含噪声从电机耦合到反应传感器信号中，其原因是快速切换的绕组电压波形。问题将变得愈加严峻，由于驱动电路的功率额定值将添加电路板的物理尺度，成果将进一步添加寄生电感，乃至进步电流和电压开关速率。经过阻隔操控和电源电路消除噪声耦合现象，是应对这一问题的首要东西之一。阻隔电路的功能是决议驱动功能的一个要害因素。在转轴滚动时，转轴方位编码器将发生频率为100 kHz或以上的数字脉冲流。但是，在许多情况下，编码器上装置的电路会进步设备的精度，并使数据速率添加到10 Mbps以上。别的，跨过分流器的反应信号也能够阻隔，办法是先把数据转换成数字位流，然后把该位流与低功耗电路隔脱离来。这种情况下，数据速率为10 Mbps至20 Mbps。
栅极驱动电路所需求的开关功能好像并不高，由于电机驱动逆变器的开关速率很少超越20 kHz。但是，需求在高端设备和低端设备的开关信号之间刺进一个死区，以避免发生直通。死区为功率开关的敞开和封闭推迟以及阻隔电路所造成的推迟的不确定性的函数。死区延伸会给逆变器传递函数带来更多非线性，成果将发生无用的电流谐波，并或许下降驱动功率。
因而，跨过电源电路和操控电路之间的阻隔栅发送数据的办法不得在开关进程中带来时序的不确定性，并须具有较强的抗噪才能。
