以MOS管逆变桥为例分析驱动器的干扰源特性

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0. 引言

随着工控行业对能效与控制精度的追求,及在宽禁带半导体器件应用基础上,电机控制器(驱动器)的开关速度与控制频率越来越高,使得EMI问题成为了行业难题,本文以MOS管逆变桥为例,分析驱动器的干扰源特性,希望能够给大家带来帮助与思考!

1. 逆变桥波形与共模电流关系

  • 逆变桥DC-AC示意图如下:

EMI设计

  • 共模电流在开管状态为000或111时最大,是由三个管子叠加的dV/dt产生;

EMI设计

上桥下降沿波形示例(矢量000/矢量111)

  • 开管在其他状态时,共模电流是由两个管子叠加dV/dt产生;

EMI设计

上桥下降沿波形示例(矢量001~矢量110)

2. 负载与边沿时间的关系

  • 负载越大(输出电流越大),边沿时间越陡峭;

EMI设计

3. 负载电流与共模电流的关系

EMI设计

  • 负载电流越大,共模电流Icm-min基本呈现随电流增大而增大趋势;
  • 负载电流越大共模电流Icm-max基本呈现持平趋势;
  • 在负载电流为0时,Icm-min为最小,Icm-max为最大;

4. 共模电压

  • 开管为000或111状态;

EMI设计

矢量000/矢量111状态下的共模电压波形

  • 开管为其他状态

EMI设计

矢量001~矢量110状态下的共模电压波形

5. 噪声源频谱分布

  • 开管为矢量001~矢量110状态下的共模电压频谱分布;

EMI设计

开管状态矢量000/矢量111状态下的共模电压频谱分布:

EMI设计

6. 思考与启示

  • 三相桥臂电压不为零,是产生驱动器共模干扰的本质原因;
  • 驱动器的高频 EMI 抑制,即为dv/dt 抑制;
  • 了解干扰源特性,才能更好地进行抑制设计;
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