每年，包括工業(yè)低電壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服驅(qū)動(dòng)器、熱泵和空調(diào)在內(nèi)的工業(yè)電機(jī)所消耗的電量占全球總耗電量的 45% 以上。

在驅(qū)動(dòng)器電路中采用碳化硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅基 IGBT，可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)出更小型、更輕量的嵌入式電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同時(shí)，達(dá)到最嚴(yán)格的 IE4 效率標(biāo)準(zhǔn)。本文將介紹如何簡化、加快碳化硅設(shè)計(jì)流程并降低風(fēng)險(xiǎn)，以及如何在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中更輕松地實(shí)現(xiàn) IE4 和 IE5 節(jié)能目標(biāo)。

使用碳化硅設(shè)計(jì)工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可簡化、加快設(shè)計(jì)流程并降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)輕松達(dá)到 IE4 和 IE5 效率標(biāo)準(zhǔn)。

第 1 步：了解

Wolfspeed SpeedFit? 設(shè)計(jì)仿真工具是一款基于 PLECS 的在線仿真工具，以其簡單易用的界面，為評(píng)估碳化硅 MOSFET、二極管和功率模塊提供了便捷高效的解決方案。

圖 1: 用于熱泵應(yīng)用的 11 kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需的參數(shù)和 SpeedFit 仿真工具的輸入

此外，為了滿足設(shè)計(jì)人員在離線環(huán)境中進(jìn)行更深入的系統(tǒng)或電路仿真的需求，還提供了所有器件的 PLECS 和 LTspice 模型。

第 2 步：評(píng)估

SpeedVal 套件還支持動(dòng)態(tài)測(cè)試，包括雙脈沖和短路測(cè)試。這些平臺(tái)經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，具有經(jīng)優(yōu)化的測(cè)試點(diǎn)，可以確保高保真度的電流和電壓讀數(shù)。利用這些讀數(shù)，設(shè)計(jì)人員能夠精準(zhǔn)地調(diào)整 dV/dt 這一在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中至關(guān)重要的參數(shù)，從而確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有電機(jī)兼容，同時(shí)通過調(diào)整柵極電阻與柵極電容，調(diào)控開關(guān)行為。dV/dt 和柵極電阻得到優(yōu)化后，共同對(duì)動(dòng)力總成的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了顯著的增強(qiáng)作用，并簡化了最后的開發(fā)階段。

第 3 步：開發(fā)

在最后的開發(fā)階段，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用從學(xué)習(xí)和評(píng)估中獲得的知識(shí)，自信地構(gòu)建出得到優(yōu)化的碳化硅系統(tǒng)。參考設(shè)計(jì)對(duì)開發(fā)階段的工作大有裨益，可提供經(jīng)過驗(yàn)證的電源系統(tǒng)原理圖和布局示例。這些設(shè)計(jì)適用于各種應(yīng)用，可根據(jù)系統(tǒng)的功率水平進(jìn)行擴(kuò)展，并可根據(jù)成本要求進(jìn)行調(diào)整。

25 kW FM3 三相逆變器參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)支持早期碳化硅設(shè)計(jì)階段活動(dòng)的綜合設(shè)計(jì)包，使工程師能夠通過一個(gè)簡單的三相逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開箱即可快速評(píng)估其性能。這款逆變器采用單個(gè) Wolfspeed WolfPACK? FM3 功率模塊，峰值效率超過 99.5%，功率密度達(dá)到 5.7 kW/L。其配套的綜合設(shè)計(jì)軟件包提供可定制的固件、隔離 CAN 通信和圖形用戶界面，以及可調(diào)整的功率級(jí)，共同確保了在不同工作條件下都能實(shí)現(xiàn)最大的靈活性。

通過采用適當(dāng)?shù)闹С止ぞ?，碳化硅的設(shè)計(jì)過程可以變得更加簡便高效，從而降低了從硅技術(shù)過渡到碳化硅技術(shù)在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域中的技術(shù)門檻和難度。通過一個(gè)三階段設(shè)計(jì)流程，工程師能夠開發(fā)出具有顛覆意義的工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并達(dá)到領(lǐng)先的 IE4 和 IE5 效率標(biāo)準(zhǔn)。還有什么疑問嗎？在 Wolfspeed 功率應(yīng)用在線討論平臺(tái)上與碳化硅應(yīng)用工程師直接聯(lián)系，訪問我們的知識(shí)庫，或在社群論壇上提出技術(shù)問題，或通過私聊與我們聯(lián)系。要開始采用 Wolfspeed 碳化硅的設(shè)計(jì)，敬請(qǐng)?jiān)L問：https://www.wolfspeed.com/tools-and-support  。