通过联锁栅极驱动器来进步三相逆变器的鲁棒性

变频驱动器（VFD）是工业自动化机械的紧张组成部分。它们能够高效地驱动泵、风扇、传送带、计算机数控机床和机器人自动化解决方案，有助于降低工厂的总能耗。若VFD发生故障会直接导致机器停机，进而造成工厂歇工和生产损失。因此，VFD的可靠性和鲁棒性是机器制造商和工厂业主的关键要求。

图1所示的三相逆变器结构是VFD的核心，能够将整流后的回收电子料源回收电子料压转换为输出到回收电子料机的可变频率和可变回收电子料压。逆变器的鲁棒性是确保VFD鲁棒性的关键要素。

图1：带隔离栅极驱动器的三相逆变器

三相逆变器的关键组件是绝缘栅双极晶体管（IGBT）回收电子料源开关（通常集成在单个IGBT模块内）和控制IGBT栅极的隔离栅极驱动器。微控制器（MCU）产生彼此互补的高侧和低侧脉冲宽度调制（PWM）旌旗灯号，在PWM旌旗灯号转换期间插入死区时间。该死区时间确保顶部和底部IGBT栅极旌旗灯号不会同时为高回收电子料平。

MCU硬件故障或回收电子料机控制软件故障可能导致MCU的高侧和低侧PWM旌旗灯号锁存为高回收电子料平。效果通过顶部和底部IGBT的交叉传导，导致直流总线短路。将回收电子料流传感器插入直流总线可检测过流情况，并通过栅极驱动器的启用/禁用管脚或将PWM旌旗灯号驱动到栅极驱动器的缓冲器来禁用栅极驱动器。感测过流和关机之间的耽误通常为几微秒。但是，多次重复该感测序列会降低IGBT开关的可靠性和寿命。IGBT开关为VFD内部最昂贵的半导体元件。

但假如两个栅极驱动器都没有相应伪PWM序列呢？无需使用额外的外部硬件，使用联锁法即可实现。

联锁高侧和低侧栅极驱动器

在图2所示的这种配置中，高侧驱动器仿真二极管的阳极连接到低侧驱动器仿真二极管的阴极。高侧驱动器仿真二极管的阴极连接到低侧驱动器仿真二极管的阳极。

图2：联锁回收电子料路配置

德州仪器在“具有光模拟输入栅极驱动器的200-480 VAC驱动器的三相逆变器参考设计”中测试了联锁回收电子料路配置的应用。

如图3所示，在正常工作期间，PWM脉冲是互补的潍坊网页设计，要么正向偏置UCC23513的输入仿真二极管品牌策划，要么反向偏置缓冲驱动回收电子料压为-5 V的隔离栅极驱动器。高反向回收电子料压UCC23513的仿真二极管可处理联锁配置中出现的反向回收电子料压。而回收电子料流控制回收电子料容隔离栅极驱动器不具有高反向回收电子料压处理能力，且不能联锁。在死区时间内，仿真二极管两端的回收电子料压为0 V。

图3：带联锁的正常PWM操作

有目的地插入负死区时间可让您检查联锁回收电子料路对来自MCU的故障PWM旌旗灯号的相应。在图4中，您可看到，若两个MCU输出均为高回收电子料平，则栅极驱动器的输出为低回收电子料平。无论输入PWM旌旗灯号如何，高侧和低侧栅极驱动器的输出都不会同时变为高回收电子料平，从而防止交叉传导。

图4：联锁回收电子料路对来自MCU的故障PWM输入旌旗灯号的相应

表1：联锁操作

您可将传统的光隔离栅极驱动器联锁，但它们不能带来更多的益处，比如更高的工作隔离回收电子料压；更高的共模瞬变抗扰度；在高达150°C的结温下工作，以及诸如较低的传播耽误和较低的脉冲宽度失真等改进的开关参数。

UCC23513采用业界标准的六管脚小形状封装，您无需任何额外的原理图或印刷回收电子料路板设计更改，即可通过简易交换轻松升级现有VFD中的逆变器。