【技术大神】永磁同步电机伺服控制器中光耦驱动的作用

2017-06-06 技术大神活动文章

在复杂或者极其恶劣的工作环境下,相同的伺服系统,其工作的稳定性一定会有所下降。突发情况严重时可能会影响到控制电路,如果隔离保护没有做好,甚至会烧坏主板,达到无法挽救的地步,因此在伺服系统中控制信号到门极驱动一般需要做隔离。

笔者之前有一个伺服驱动的项目,工况比较恶劣,保险起见,信号驱动端用光耦器件做了隔离。以隔离驱动的方式来驱动IGBT。

笔者在设计第一版隔离方案的时候,在1.5KW的伺服驱动器上采用了一款比较通用的隔离光耦,但是驱动能力只有2A左右。到了第二版的时候,由于功率升级的需要,光耦也需要找性能更好的替代,由于板子已经打样,只好寻找PIN-TO-PIN的光耦。几大半导体厂商的官网浏览过一遍之后,终于在瑞萨的官网上找到了这样一款型号:PS9531L3。浏览了一下,发现这款芯片的内在确实比笔者用的第一款芯片要好很多。就拿两块芯片来说,图1是两块芯片内部的结构:左图是瑞萨的光耦,右图是初次使用的其他厂家的光耦。值得注意的是,瑞萨的光耦内部是两个场效应管,而右侧的光耦是一个三极管加一个场效应管,因此如果考虑芯片内部功耗,那肯定是场效应管的开通功耗比三极管功耗来的小。


图1:两家光耦内部对比图


除此之外,还有很多参数的优势,比如开通关断时间,瑞萨的光耦开通/关断时间都只要175ns,共模瞬态抗扰系数达到了50kv/us;而另外一家的开通关断时间均需要500ns,共模瞬态抗扰系数也只有15kv/us。


接下来笔者和大家分享一下光耦隔离驱动电路的设计方法。在做任何电路设计应遵循两个最基本的原则:先考虑需求侧,再平衡供给侧。那伺服驱动器设计来说,要先从控制对象来考虑选取适合功率的开关器件,然后再考虑功率开关的驱动器件、保护器件等。考虑需求侧电流这条线的同时还要从供给侧电压的角度考虑驱动器件、保护器件以及控制器的电源的设计。

在进行光耦选型的时候,需要考虑光耦的输出驱动能力,即Datasheet首页的最大输出电流参数,这是最主要的一个参数。还一个有比较意义的参数就是光耦的开通关断时间,一般来说,现在市面上好一些的光耦的速度都能满足高达16K的开关频率。那么光耦的输出能力要从驱动的IGBT/MOSFET的门极考虑,门极有一个参数:Qg,这个参数决定了门极的平均输出电流。Iavg = Qg*Fsw,其中,Fsw为开关频率。门极平均输出电流一般比较小。一般来说为几十至几百毫安。

另外还有一个重要的参数,叫做门极瞬态输出电流,Imax=(Vhigh -Vlow)/Rg。其中为门极串联的电阻Rg,从理论上来说,门极电阻越小,所需的门极驱动瞬时电流越大,相反,门极电阻越大,所需的门极驱动瞬时电流越小。但是,门极电阻越大,开通时间越长,因此带来的开通损耗也会增大。因此光耦能输出的最大驱动电流能够减小IGBT/MOSFET的开通关断损耗。


图2:笔者第一版的隔离驱动方案


上图是笔者设计的第一版,芯片上的丝印已擦去。在设计光耦隔离的时候,考虑到输出端需要输出2A以上的瞬时电流,因此,在第二版设计的时候已将其替换成了PS9531L3。另外,根据笔者的设计经验,光耦引脚周围最好不要覆铜,如果考虑到信号完整性,可以设计四层板,将电源和地层设计在内层。

以上就是笔者伺服驱动中的光耦应用的分享,欢迎各位一起探讨交流。


作者:坚栋


相关技术文档:

Renesas PS9531/PS9531L1/PS9531L2/PS9531L3 IGBT驱动光耦数据手册 详情>>>


相关推荐

元件商城

集成电路·元件·材料·仪器·电器模组·阻容感·部件        采购服务热线:400-887-3266
型号 描述 价格(含增值税)

Optoelectronics

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货284,721

价格¥ 5.0000

RJH60F5DPQ-A0#T0F

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货36,225

价格¥ 15.8419

RJH60D7BDPQ-E0#T2

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货27,310

价格¥ 31.9928

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货12,850

价格¥ 423.8552

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货9,013

价格¥ 475.9285

RJH60D2DPP-M0#T2

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货8,587

价格¥ 6.0787

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货7,715

价格¥ 25.5943

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货4,880

价格¥ 208.4815

HV-MOS/IGBT

供货保障

原厂认证

世强代理

现货4,633

价格¥ 81.5817

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货3,878

价格¥ 670.0517

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货3,720

价格¥ 318.9443

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货3,700

价格¥ 244.2818

HV-MOS/IGBT

供货保障

原厂认证

世强代理

现货3,092

价格¥ 39.6711

HAT3021R-EL-E

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货2,500

价格¥ 4.7990

HV-MOS/IGBT

供货保障

原厂认证

世强代理

现货2,221

价格¥ 40.2710

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,760

价格¥ 274.7215

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,756

价格¥ 28.7936

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,755

价格¥ 278.5502

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,600

价格¥ 299.8000

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,463

价格¥ 426.5359

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,350

价格¥ 574.3300

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,269

价格¥ 304.0116

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,180

即将到货18,480

价格¥ 7.6575

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,155

价格¥ 176.5107

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,028

价格¥ 161.7695

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1,000

价格¥ 478.6083

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货998

价格¥ 336.1747

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货970

价格¥ 6.0947

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货955

价格¥ 158.1323

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货790

价格¥ 176.7022

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货686

价格¥ 176.5107

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货564

价格¥ 919.6939

Optoelectronics

供货保障

原厂认证

世强代理

现货510

价格¥ 30.5852

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货500

价格¥ 291.1852

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货480

价格¥ 235.0925

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货479

价格¥ 154.1121

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货419

价格¥ 400.6907

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货405

价格¥ 206.9505

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货400

价格¥ 8.3790

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货339

价格¥ 60.7864

HV-MOS/IGBT

供货保障

原厂认证

世强代理

现货300

价格¥ 50.3887

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货270

价格¥ 198.7178

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货270

价格¥ 765.7733

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货270

价格¥ 157.3664

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货267

价格¥ 157.7493

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货230

价格¥ 225.7119

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货205

价格¥ 407.5830

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货196

价格¥ 495.0728

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货174

价格¥ 1,926.1116

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货173

价格¥ 1,101.7565

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货167

价格¥ 158.1323

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货161

价格¥ 279.1247

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货145

即将到货72

价格¥ 733.2281

RJH60D1DPP-M0#T2

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货141

价格¥ 8.8285

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货135

价格¥ 382.8867

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货135

即将到货12,690

价格¥ 177.4681

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货125

价格¥ 342.4918

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货120

价格¥ 316.6474

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货119

价格¥ 382.8867

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货111

价格¥ 1,295.4967

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货108

价格¥ 644.0150

RJH60F5DPQ-A0#T0

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货107

价格¥ 15.9565

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货100

价格¥ 623.3397

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货100

价格¥ 47.9892

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货83

价格¥ 957.2166

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货80

价格¥ 525.5118

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货80

价格¥ 409.1148

RJH60F7DPQ-A0#T0

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货76

价格¥ 22.7949

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货72

价格¥ 763.8585

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货68

价格¥ 1,438.6962

HC8381P

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货60

价格¥ 95.9784

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货53

价格¥ 2.3995

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 7.1600

HC8507P

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 2.3995

HC8506P

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 2.3995

RJU60C3DWT-00#X0

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 3.7320

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 4.5702

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 2.3995

RJU60C6DWT-00#X0

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 6.8561

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货50

价格¥ 2.8954

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货38

价格¥ 254.0454

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货36

价格¥ 466.7385

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货33

价格¥ 906.1015

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货30

价格¥ 270.7005

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货29

价格¥ 376.5688

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货28

价格¥ 638.6553

RJL5012DPP-M0#T2

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货25

价格¥ 2.3995

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货24

价格¥ 1,339.9118

IGBT功率模块

供货保障

原厂认证

世强代理

现货22

价格¥ 344.5980

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货22

价格¥ 16.7963

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货21

价格¥ 1,064.6167

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 423.4731

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 574.3300

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 60.7864

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 166.7470

RJK5014DPP-E0#T2

即将停产

Renesas

HV-MOS/IGBT

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 2.3995

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货20

价格¥ 250.2167

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货1

价格¥ 230.3065

IGBT功率模块

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货0

即将到货4,920

价格¥ 249.4508

HV-MOS/IGBT

选型推荐

供货保障

原厂认证

世强代理

现货0

价格¥ 34.7122

  • +1 赞(0)
  • 收藏

评论

登录   |    立即注册

提交评论

最新评论

  • 大大大哥 Lv3 . 高级工程师 2018-07-27
    相当不错
  • 豆芽 Lv3 . 高级工程师 2018-05-09
    学习下,支持
  • luose Lv7 . 资深专家 2017-12-18
    不错,学习下!
  • 三3三 Lv8 . 研究员 2017-09-04
    支持
  • 秦王殿下 Lv3 . 高级工程师 2017-07-27
    不错,支持一下
没有更多评论了
有问题?向百人技术专家提问
我要提问

400-887-3266(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

世强元件电商
最好的电子研发服务平台

  • 领先国内半年新元件/新技术/新方案
  • 全品类覆盖数百个原厂资料
  • 正品低价/供货保障
  • 大量现货,支持快速购买
下载世强元件电商APP
工程师创新研发的神器
知、选、研、用一站式服务

搞研发 找元件
下载世强元件电商APP