全油门（PWM占空比= 1）当前输出精度完全由R4的精度和LM337内部参考的±2％（保证，通常更好，通常更好）的精度确定。因此，它独立于逻辑供应...
简化电机关节逆变器设计
接线图
2025年02月15日 13:02 19
admin
电池供电的应用程序（例如新一代机器人，无人机和电动工具）需要降低空间，并简化设计以控制电动机。优化尺寸和组件会产生创新的解决方案，这些解决方案在较小的空间中包含更多功能而不会失去效率和性能。 EPC Epower阶段集成电路技术有助于简化和改善高级电机控制应用中的逆变器设计。
在用于低压电动机驱动应用应用的逆变器中，GAN技术带来了重要的改进，例如开关频率增加，转换器输入过滤器中的被动组件的减少（电容器和电感器），随着改善的改进，较大的死时间降低输出电流波形质量以及高功率密度有助于转换器尺寸的总体减小。
在全GAN技术中引入了EPC整体式集成电路（ICS），由开关腿部动力阶段组成，带有自举的半桥闸门驱动器和几个保护电路，简化了转换器的设计，并允许显着减少量的音量。使用单片集成设备的运动驱动器逆变器可显着改善创新的应用，例如用于人形机器人的电动机，因为它们会导致更紧凑，更较轻的转换器。此外，由于其出色的效率性能和较低的GAN设备的开关损耗，以及较高的驱动波形质量减少电动机损耗，因此逆变器的效率较低。
半导体材料中的临界场决定了设备的故障电压。对于给定的故障电压，电场越高，漂移区域的宽度越短。在GAN晶体管中，临界场比硅高的数量级，并且由于二维电子气体（2DEG）引起的电子迁移率使电阻较低，同时保持其尺寸较小。
GAN技术基于平面布局。在反向传导中，GAN晶体管具有等效的身体二极管，没有反向恢复电荷（Q RR = 0）。此外，对于给定的电阻，GAN设备的寄生电容比其硅的电容比硅较小。较小的寄生电容会导致更高的开关能力，更高的PWM频率和最小的死时间，以提高运动效率。
EPC2310X：Epower阶段IC特征
参考设计
EPC使用GAN FETS离散和GAN集成电路发布了几个针对运动驱动逆变器的参考设计板。所有参考设计板共享一个相似的框图和控制器连接器，以帮助设计人员在逆变器平台设计阶段扩展电流和电压。
基于电路的集成电动机驱动应用程序可提供较小的板和更容易的设计。 EPC9176 [6]和新版本的EPC91103 [7]和EPC91104 [8]板的新版本显示了一个简化和空间减少电动机驱动器逆变器的示例。评估板具有相同的布局，但功率阶段和相电流传感器的类型有所不同。 EPC9176配备EPC23102，EPC91103安装EPC23103，EPC91104安装了EPC23104设备。
新的参考设计板的测量为7.5 x 7.2厘米。逆变器输入电压范围从14 V到85V。PCB堆栈结构包括8层的FR4 PCB，顶部和底部和4盎司内部层有2盎司，可降低PCB传导性，并因此可以更好地扩散热量。较厚的铜。这些板包含辅助电源，可从直流总线，相电压感，相位电流效果传感器，用于传感器控制的霍尔/编码器接口以及过度电流保护电路产生5 V和3.3 V，如图2所示。
参考板的最重要特征是简化逆变器设计，尤其是在其顶部。如图2中的布局所示，只有电源设备及其各自的霍尔效应相电流传感器安装在PCB顶部表面上。这有助于从电源设备中传播的热量，并有更好的接口，而散热器安装在顶部。所有其他与模拟传感信号，电源和过电流有关的组件都放在板的底部。直流链接由放置在板顶部和底部的陶瓷电容器组成，连接到DC-BUS连接器和功率设备，并在内部层中重复了输入电压VIN和GND的其他轨道，以更好地分布层中的直流电电流。
实验结果
图3中显示了带有和没有散热器的稳态操作测试，没有强制空气冷却，并描述了EPC9176和EPC91104板的热行为。使用48 V DC DC总线，安装在EPC9176上的EPC23102可以连续携带15 A RMS运动相电流，而无需散热器，显示了相对于周围温度小于75°C的设备的温度升高，用于开关频率小于75°C KHz和50 ns死时间。 EPC9176在被动空气冷却（无强制对流）下具有供热链接，可以维持20 a RMS，温度升高为65°C，用于切换频率高达100 kHz和50 ns的耗时。
EPC23104安装在EPC91104上的EPC23104由于设备R DS的不同而呈现出不同的热行为。 EPC23104可以在没有散热器的情况下达到10 a RMS和15 a RMS，带有供应空气和被动空气冷却，死亡温度升高至60°C以下，切换频率高达100 kHz，而50 ns ns死亡时间。
使用逻辑输出的集成电路可以使设计更加容易，并降低了逆变器的尺寸，从而确保了更大的紧凑性和减轻重量。由于开关频率较高，电动机中的欧姆损失降低，输入过滤器的尺寸降低，并且随着系统生成的热量的降低，整体系统效率也会提高；较短的死时间允许无声操作并改善运动性能。
在用于低压电动机驱动应用应用的逆变器中，GAN技术带来了重要的改进，例如开关频率增加，转换器输入过滤器中的被动组件的减少（电容器和电感器），随着改善的改进，较大的死时间降低输出电流波形质量以及高功率密度有助于转换器尺寸的总体减小。
在全GAN技术中引入了EPC整体式集成电路（ICS），由开关腿部动力阶段组成，带有自举的半桥闸门驱动器和几个保护电路，简化了转换器的设计，并允许显着减少量的音量。使用单片集成设备的运动驱动器逆变器可显着改善创新的应用，例如用于人形机器人的电动机，因为它们会导致更紧凑，更较轻的转换器。此外，由于其出色的效率性能和较低的GAN设备的开关损耗，以及较高的驱动波形质量减少电动机损耗，因此逆变器的效率较低。
半导体材料中的临界场决定了设备的故障电压。对于给定的故障电压，电场越高，漂移区域的宽度越短。在GAN晶体管中，临界场比硅高的数量级，并且由于二维电子气体（2DEG）引起的电子迁移率使电阻较低，同时保持其尺寸较小。
GAN技术基于平面布局。在反向传导中，GAN晶体管具有等效的身体二极管，没有反向恢复电荷（Q RR = 0）。此外，对于给定的电阻，GAN设备的寄生电容比其硅的电容比硅较小。较小的寄生电容会导致更高的开关能力，更高的PWM频率和最小的死时间，以提高运动效率。
EPC2310X：Epower阶段IC特征
Epower Stage IC产品家族将输入逻辑接口，高方面转换栅极驱动器和同步引导供应以及Egan输出FET一起使用EPC的专有GAN IC技术，将EGAN输出FET与EGAN输出FET一起融合到一个整体式集成电路中；这些设备包装在3.5 x 5 mm的FCQFN软件包中。新一代有效的电源转换整体式集成电路由三个100 V级产品组成。功率FET的抗性（R DS，ON）的三个IC（EPC23102/3/4）不同，允许设备在不同的应用中使用。 EPC23102是较低的R DS，在高和低侧FET的设备上，最大为6.6MΩ，然后是EPC23103，最大为7.7MΩ。和11MΩ的EPC23104。设备的结构在图1的框图电路中描述。
参考设计
EPC使用GAN FETS离散和GAN集成电路发布了几个针对运动驱动逆变器的参考设计板。所有参考设计板共享一个相似的框图和控制器连接器，以帮助设计人员在逆变器平台设计阶段扩展电流和电压。
基于电路的集成电动机驱动应用程序可提供较小的板和更容易的设计。 EPC9176 [6]和新版本的EPC91103 [7]和EPC91104 [8]板的新版本显示了一个简化和空间减少电动机驱动器逆变器的示例。评估板具有相同的布局，但功率阶段和相电流传感器的类型有所不同。 EPC9176配备EPC23102，EPC91103安装EPC23103，EPC91104安装了EPC23104设备。
新的参考设计板的测量为7.5 x 7.2厘米。逆变器输入电压范围从14 V到85V。PCB堆栈结构包括8层的FR4 PCB，顶部和底部和4盎司内部层有2盎司，可降低PCB传导性，并因此可以更好地扩散热量。较厚的铜。这些板包含辅助电源，可从直流总线，相电压感，相位电流效果传感器，用于传感器控制的霍尔/编码器接口以及过度电流保护电路产生5 V和3.3 V，如图2所示。
参考板的最重要特征是简化逆变器设计，尤其是在其顶部。如图2中的布局所示，只有电源设备及其各自的霍尔效应相电流传感器安装在PCB顶部表面上。这有助于从电源设备中传播的热量，并有更好的接口，而散热器安装在顶部。所有其他与模拟传感信号，电源和过电流有关的组件都放在板的底部。直流链接由放置在板顶部和底部的陶瓷电容器组成，连接到DC-BUS连接器和功率设备，并在内部层中重复了输入电压VIN和GND的其他轨道，以更好地分布层中的直流电电流。
安装在新参考板中的霍尔效应电流传感器允许降低当前传感电路的复杂性。基于霍尔的相位电流传感解决方案不需要外部调节电路，并且与带有分流电阻器的常规解决方案相比，它进一步简化了电动机驱动逆变器板的设计。
图2。EPC9176REV3.0 带有系统框图的顶部和底部视图。图像由 Bodo的Power Systems 提供
实验结果
图3中显示了带有和没有散热器的稳态操作测试，没有强制空气冷却，并描述了EPC9176和EPC91104板的热行为。使用48 V DC DC总线，安装在EPC9176上的EPC23102可以连续携带15 A RMS运动相电流，而无需散热器，显示了相对于周围温度小于75°C的设备的温度升高，用于开关频率小于75°C KHz和50 ns死时间。 EPC9176在被动空气冷却（无强制对流）下具有供热链接，可以维持20 a RMS，温度升高为65°C，用于切换频率高达100 kHz和50 ns的耗时。
EPC23104安装在EPC91104上的EPC23104由于设备R DS的不同而呈现出不同的热行为。 EPC23104可以在没有散热器的情况下达到10 a RMS和15 a RMS，带有供应空气和被动空气冷却，死亡温度升高至60°C以下，切换频率高达100 kHz，而50 ns ns死亡时间。
使用逻辑输出的集成电路可以使设计更加容易，并降低了逆变器的尺寸，从而确保了更大的紧凑性和减轻重量。由于开关频率较高，电动机中的欧姆损失降低，输入过滤器的尺寸降低，并且随着系统生成的热量的降低，整体系统效率也会提高；较短的死时间允许无声操作并改善运动性能。
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