新型电机驱动器EB01

1 主要特点

EB01是APEX公司推出的一种新型电机驱动器，它内含三个独立的带驱动器的IGBT半桥，该驱动器很容易和CMOS或HCMOS逻辑电平接口，非常适合于基于数字或DSP控制的电机驱动系统。其主要特点如下：

●兼容PWM的频率高达30kHz；

●电机电压控制范围为50～500V；

●连续输出电流为20A；

●具有HCMOS兼容的施密特触发逻辑输入；

●对于负电流传感，设有独立的发射极输出；

●带有休眠模式；

●具有很宽的门驱动电压及逻辑电源电压。

EB01主要用于数字控制的大功率电路。如有刷电机驱动的三轴向位移、三相无刷直流电机的驱动、三相交流电机的驱动以及三相步进电机的驱动等。

2 引脚说明及器件参数

2.1 引脚说明

图1所示是EB01电机驱动器的内部结构和引脚排列。各引脚的功能说明如表1所列。

表1 引脚（信号）功能

2.2 参数

EB01的主要参数如下：

●高电源电压HV：50～500V；

●输出电流：脉冲电流为28A；

连续电流为20A；

●驱动电源电压VDD：10～20V；

逻辑电源电压Vdd：4.5～20V；

●逻辑输入电压：-0.3～+0.3V；

●内部功耗：179W；

●管壳热阻：2.1℃/W；

●焊接温度（10s）：300℃；

●结点温度：150℃；

●贮存温度范围：-65～150℃；

●工作温度范围为：-25～85℃。

3 设计说明

3.1 输入

EB01的每个逻辑电平输入分别用于控制各自半桥的IGBT，高电平时打开IBGT，低电平时关断IGBT。当EB01的SD端为高电平时，将关断所有的IGBT。

EB01的所有输入均为施密特触发电路，高阈值为2Vdd/3。由于逻辑电路和EB01的VDD是相同的，因此，EB01和CMOS或HCMOS的接口非常方便。

如果在TTL电路的逻辑电源上加一上位电阻，也可用来驱动EB01，这样，EB01的Vdd和TTL门电路的逻辑电源也是一致的。所有输入端的输入阻抗均为50kΩ，因此，如果一个输入开路，那么将会产生一个很高的射频噪音并打开一个IGBT。

3.2 输出

EB01的每一部分输出均由一个并关模式的IGBT半桥组成，以对每一部分提供独立的HV电源、发射极和HV地线。

IGBT的额定电流日20A。饱和电压日2.7V。

每个IGBT都反向并联一个高速二极管。在用于开、关感性负载时，这个二极管会导通，电流为20A时，其导通压降为2.7V。

3.3 接地和旁路

在任何大功率的PWM系统中，接地和旁路都是非常重要的。由于EB01在100ns的上升和下降时间里可产生20kW的脉冲，因此，不正确的接地和旁路会引起严重的传导和辐射电磁干扰。

为了减小传导EMI，EB01提供了独立的电源地，名称为HVRTH。它和逻辑地互相隔离，这种隔离消除了大电流回路地。但是，在地线间高于5V的偏置电压会破坏EB01的正常工作。因此，设计时不可在逻辑地和电源地之间连接背对背的大电流二极管。这不仅可实现地线间的距离，同时也可使偏置电压保持在安全范围内。另外，系统中所有地均应在一点连接。

为了减小辐射EMI，可在HV和HVRTV间接一个400μF或更大的电容。这个电容应是具有ESR的高频高解电容，频率应高达20kHz，并应尽可能靠近EB01安装。同时，还应用一个低ESR的1μF或更大点的陶瓷电容旁路。

为了减小辐射噪音，必须减小回路高频电流的面积，因此应在每个HV和HVRTN间旁路一个1μF的陶瓷电路。

3.4 短路保护

IGBT的打开延时很短中，关断延时却很长。与别的半导体器件不同的是，它的关断延时不能通过电路的设计而改善。因此，如果打开半桥电路的一个IGBT输入，同时关断此半桥的另一个IGBT，那么，就会有一段时间差，此时如果两个IGBT均打开就会短路掉IGBT电源，这将引起很高的功耗和电磁干扰。为了避免这种干扰，在打开一个IGBT时就必须延长至另一个IGBT被关断后。EB01至少需要1.5μs的延迟。也就是说，相同半桥的Hin被打开必须位于Lin被关断延时1.5μs之后。

3.5 SD端的使用

由于FB01在SD端为逻辑“1”时将关断所有的IGBT，因此利用这个输入端可在设计温度传感或电流传感电路时，使其在检测到不安全的因素及在正常输入逻辑或DSP编程出错时关断IGBT。

3.6 起动

由于相同的逻辑输入必须是在SD端变低1μs后才有效。因此，为了打开IGBT，应在高边的IGBT被打开前，先打开相同半桥低边的IGBT至少2μs以给自举电容充电。但是，如果输出通过负载接地，那么，正电源端的IGBT在打开时应无需首先打开负电源端的IGBT。

3.7 散热

EB01必须安装足够的散热器以耗散掉179W的功率，从而保持25℃的管壳温度，以使EB01的三部分以最大电流正常工作在500V、20A、30kHz的情况下。EB01的功耗主要由传导功耗（每半桥54W）和开关功耗（每半桥4W）所组成。传导功耗和Iout成正比；开关功耗和HV电源电压以及开关频率成正比。