【选型】光耦VS数字隔离,谁主伺服变频IPM模块前端隔离沉浮

2017-08-03 世强 honglei

伺服系统(servo system)又称随动系统,是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。它是一个闭环控制系统,其功率驱动部分有2种设计方案:

1)隔离驱动芯片(如光耦、容耦、磁耦等)+IGBT(PIM模块,集成整流、刹车、逆变等功能)模块。

2)控制MCU输出PWM控制信号经过通信隔离芯片后再驱动IPM模块(在IPM模块功能里集成驱动功能)


针对第1点,想了解更详细的设计方案,可在世强平台搜索《变频伺服PIM优选器件方案》。而本文针对第2点做重点讨论。伺服驱动选用IPM模块时,其IPM模块前端需要做通信隔离处理,保证送给IPM模块的输入信号是不受外界干扰的,这里隔离的方式又有2种选择:


第一种:选用多颗通信隔离光耦用于IPM模块前端,如下图1所示,其中IPM模块内部是集成IGBT的,共6颗IGBT实现三相逆变功能,故其IGBT的栅极驱动信号需要6路实现。


图1:传统的多颗通信隔离光耦用于IPM模块前端隔离


第二种:选用6路集成的通信隔离芯片,这里推荐选用Silicon Labs SI8660BB,为SOIC-16封装,有宽体和窄体两种可选。它是将6路通信隔离信号集成到一颗芯片里,对比第一种方法技术优势明显,节省成本、节省PCB空间、信号一致性更优。


图2:SI8660 6路集成的通信隔离芯片用于IPM模块前端隔离 


选用SI8660BB对比光耦方案可节省多少PCB空间呢?大约比光耦减小90%的PCB空间,说是伺服IPM前端隔离神器一点不过,图片请参考如下图3所示。


图3:SI866x 6通道隔离芯片较光耦方案更节省PCB空间


其实,这样的设计已是成熟的设计方案,目前已经有许多伺服变频器的厂家在批量使用,性能安全可靠,可放心使用。


SI8660BB产品特点:

• 通信速率高达150Mbps

• 不需要启动初始化

• 宽工作电压范围2.5V~5.5V

• 安全隔离电压可达2.5KVRMS(SI8660BC 为3.75KVRMSSI8660BD为5KVRMS

• 通过AEC-Q100汽车级认证

• 工作温度范围-40℃~125°C


相关技术文档:

Silicon Labs Si8660/Si8661/Si8662/Si8663数字隔离器 数据手册 详情>>>


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