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2020年07月16日 | 一种汽车电机控制解决方案-IPM
2020-07-16
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：
采用汽车 SPM 27 引脚 DIP 封装；
车规级芯片（AEC-Q100/101 和 LV 324）；
650 V / 50 A 三相 IGBT 逆变器，带有集成栅极驱动器和保护；
具有稳定的 EMI 性能；
使用 AIN DBC 基板的出色热阻，散热效率更高；
内置 LVIC 温度传感器，节约 BOM 成本；
散热板隔离额定值：2500 Vrms / 1 min；
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：
反激式开关电源，实现高压、低压隔离；
高压过压 / 欠压检测；
高压过流、短路保护功能；
IPM 内部线性温度传感器；
IPM 错误输出；
电压、电流采样，实现软硬件共同保护器件安全；
隔离 CAN 通信功能，完整 CAN 协议接口，支持 CAN 调速；
改进的 FOC 算法，减少启动时间和提高最高转速；
电机停止的斜坡降速策略。
史海拾趣
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