电机驱动

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<strong>作者：Miguel Usach Merino，ADI公司</strong>

在分布式系统中，模拟信号在传感器或负载间来回远程传输。在这类系统中，信号要传输很长的距离，噪声抑制能力成为一个重要考虑因素。噪声会耦合进信号中，结果使数据遭到破坏，由此产生不良影响。系统需要得到适当的保护，了解预期噪声的量和性质可以明确需要采取的保护措施，以取或者至少减少环境干扰水平。

噪声源或干扰源一般有两种，根据其耦合进主信号的方式，分为共模噪声和差模噪声两种，如图1所示。

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《中国制造2025》与德国工业4.0遥相呼应，工业4.0不仅仅是制造业的革命，也是一场更加深刻的变革，创新模式、商业模式、服务模式、产业链都将产生革命性变化。进入工业4.0时代，技术创新依旧扮演核心驱动的角色。

电机作为自动化制造的重要一环，也是中国制造业的组成部分。电机控制系统不但是转换和传送能量的装置，也是传递和交换信息的通道。电机的重要性再次引起了人们的关注。

ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理于常涛认为：“电机控制趋势是有四方面。第一就是节能。电机消耗了全球近40%的能源，而节能是永恒不变的主题，对于电机控制而言，节能更多的体现在高效率电机的使用与普及；其次是高效，通过电机控制性能的提升，从而提高生产效率。第三是安全，除了基本的避免’机器伤人‘外，可预测的健康监控被越来越引入到电机控制系统中来。最后则是互联，达到工业现场的实时以太网的应用与普及。”

作为一家致力于技术创新的半导体厂商，ADI的许多产品一直以来被广泛应用于电机控制领域。对于ADI伺服控制方案的技术优势， ADI电机控制方案的核心竞争力突出表现在控制器、隔离技术、相电流检测及IGBT门级驱动等多方面。

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<strong>Aengus Murray 和Robert Zwicker ADI公司</strong>

电机和电源控制逆变器设计人员都会遇到相同的问题，即如何将控制和用户接口电路与危险的功率线路电压隔离。隔离最主要的要求是方式功率线路电压损坏控制电路，更重要的是，保护用户受到危险电压伤害。系统必须符合相应国际标准规定的安全要求，例如涵盖电机驱动和太阳能逆变器的IEC 61800和IEC62109。这些标准主要注重符合性测试。标准的符合性测试会如何赋予工程师自由度？标准会在安全性方面为工程师提供指导，但如何赋予工程师自由度，以便可以选择符合目标系统规格以及标准的相应架构、电路和元件呢？这些是由电路满足在效率、带宽和精度方面提供系统所需性能，同时又满足安全隔离要求来决定的。设计创新系统的难题是，为现有架构、电路和元件制定的设计规则可能不再适用。因此，工程师需要花时间认真评估新电路或元件符合EMC和安全性标准的能力。某些地区工程师的责任更大，一旦所设计系统的安全功能失效并导致伤害，工程师可能需要承担个人责任。本文探讨了系统架构选择对电源和控制电路设计以及系统性能的影响。本文还将说明最新可用隔离元件的性能提升如何帮助替代架构在不影响安全性的前提下提升系统性能。

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<strong>Brian Kennedy ADI公司应用工程师</strong>

<strong>简介</strong>

在恶劣的电机应用环境中,需要鲁棒的数字隔离器。由 于环境非常糟糕,应用要求能够抵御高压瞬变,防止数 据受扰,并且消除高压电压力对隔离器隔离寿命的影 响。此类应用的典型隔离解决方案是光耦合器,其内部 绝缘层很厚,可以承受高压。光耦合器的缺点是要使用 发光二极管(LED),其光强度会随着时间推移和温度变化 而降低,这就会带来设计和可靠性问题。新型且更鲁棒 的数字隔离器不使用LED,消除了可靠性问题,改善了绝 缘能力,可与光耦合器相媲美。这种数字隔离器的优势 是对高压瞬变的抗扰度更强,能够更好地满足电机控制 应用的要求。本文将详细说明此类新型数字隔离器的工 作原理,以及在上述应用中其先进的功能如何胜过光耦合器。

<strong>应用</strong>

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本视频详细讨论了隔离式栅级驱动器ADuM4135，看看这款这款器件能够为电机控制驱动器开发人员提供哪些系统优势。

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<strong>概述</strong>

ADuM7223是一款4.0 A隔离式半桥栅极驱动器，采用ADI公司iCoupler®技术，提供独立且隔离的高端和低端输出。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和非隔离栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。通过在单封装内集成隔离器和驱动器，传播延迟最大值仅为64 ns，而通道间的传播偏斜最大值在12 V时仅为12 ns。

ADuM7223提供两个独立的隔离通道。ADuM7223采用3.0 V至5.5 V电源电压工作，可与低压系统兼容。输出电压为4.5 V至18 V宽范围，并提供3种输出电压版本。5 mm × 5 mm、LGA封装提供565 V工作电压(输入至输出)，两个输出之间为700 V。

与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，该栅极驱动器的输入与各输出之间具有真电流隔离优势。因此，该栅极驱动器可以在很宽的正或负切换电压范围内，可靠地控制IGBT/MOSFET配置的开关特性。

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<strong>产品详情</strong>

ADuM7223是一款4 A隔离式半桥栅极驱动器，采用ADI公司iCoupler®技术，提供独立且隔离的高端和低端输出。 这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和非隔离栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。 通过在单封装内集成隔离器和驱动器，传播延迟最大值仅为60 ns，而通道间的传播偏斜最大值仅为7 ns。

ADuM7223提供两个独立的隔离通道。 ADuM7223采用3.0 V至5.5 V电源电压工作，可与低压系统兼容。 输出电压为4.5 V至18 V宽范围，并提供3种输出电压版本。 5 x 5 mm、LGA封装提供2500 V DC PEAK工作电压（输入至输出以及输出至输出）。

<font color="#FD8900">作者：Dara O’Sullivan 应用工程师 ADI公司</font>

<strong>摘要</strong>

工业电机驱动的整个市场趋势是对更高效率以及可靠性和稳定性的要求不断提高。功率半导体器件制造商不断在导通损耗和开关时间上寻求突破。有关增加绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)导通损耗的一些权衡取舍是：更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸，以及更低的热容量和短路耐受时间。这凸显了栅极驱动器电路以及过流检测和保护功能的重要性。本文讨论现代工业电机驱动中成功可靠地实现短路保护的问题，同时提供三相电机控制应用中隔离式栅极驱动器的实验性示例。

<strong>工业环境中的短路</strong>

工业电机驱动器的工作环境相对恶劣，可能出现高温、交流线路瞬变、机械过载、接线错误以及其它突发情况。其中有些事件可能会导致较大的过流流入电机驱动器的功率电路中。图1显示了三种典型的短路事件。

作者：Dara O’Sullivan、Jens Sorensen和Aengus Murray

本应用笔记介绍ADSP-CM402F/ADSP-CM403F/ADSPCM407F/ADSP-CM408F SINC滤波器的主要特性，重点讨论高性能电机控制应用。

本文的目的是强调SINC滤波器模块的重要功能，并提供ADI公司SINC滤波器驱动程序的使用指南。有关全系列SINC滤波器特性和配置寄存器的更多信息，请参见ADSPCM40x混合信号控制处理器(含ARM Cortex-M4硬件参考手册)以及ADSP-CM40x Enablement软件包中的文档。

每款ADSP-CM402F/ADSP-CM403F/ADSP-CM407F/ADSPCM408FSINC滤波器均为完整电机电流反馈子系统的一部分；该子系统包含分流器、调制器(用于数字化和隔离信号)、SINC滤波器(解码位流并将结果发送至控制器)。本应用笔记描述如何设置SINC滤波器。

本视频介绍基于ARM CORTEX-M4的混合信号处理器—ADSP-CM40X适合于电机和电力控制应用的特性、与同类处理器的比较、以及第三方的演示系统。