數字隔離器在工業電機驅動應用中的優勢
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安全標準通常規定1分鐘耐壓額定值(典型值2.5 kV rms至5 kV rms)和工作電壓(典型值125 V rms至400 V rms)。某些標準也會規定更短的持續時間、電壓浪涌(如10 kV峰值并持續50 μs)作為增強絕緣認證的一部分要求。聚合物/聚酰亞胺隔離器可提供最好的隔離特性(見表1)。
表1. 隔離材料性能比較
聚酰亞胺數字隔離器與光耦合器類似，在典型工作電壓下，工作壽命超過電機，額定使用壽命為50年。SiO2隔離器的工作壽命與之接近，但是，對高能浪涌的保護能力卻較弱。
在高溫連續使用的情況下，影響光耦合器壽命的可能不是隔離材料的分解而是LED磨損。當溫度>85℃時，工作1萬小時，光耦合器的電流傳輸比(CTR)將下降10%至20%。10萬小時時，CTR可能會下降一半或以上。
集成可能性
光耦合器LED和優化的光檢波器不兼容低成本CMOS技術。要集成帶去飽和檢測功能的柵極驅動、用∑-△ADC實現隔離電流檢測以及多向數據流等其他功能，就必須采用多芯片解決方案，結果將使帶這些功能的光耦合器變得非常昂貴。采用CMOS技術和隔離式變壓器的數字隔離器可以隨著集成度的提高而自然而然地添加這些功能。由于變壓器也可用來發射隔離功率，因此，可從相同的封裝發射高端功率，而無需會給某些應用帶來問題的自舉。目前，市場上有基于變壓器的數字隔離器，在單個封裝中集成了dc/dc轉換器、∑-△ ADC、柵極驅動器、I2C、RS-485收發器、RS-232收發器和CAN收發器，使電機控制系統同時實現了尺寸和成本的優化。
實用的應用電路
展示了柵極驅動、通信和反饋信號隔離的典型驅動電路如圖4所示。在該系統中，隔離的∑-△ ADC用來測量電機繞組電流，數字位流則由電機控制IC上的數字過濾電路進行處理。位置編碼器包含一個ASIC，由其通過一個隔離式RS-485接口將位置和速度數據發送給電機控制IC。其他隔離式串行接口包括連接PFC的I2C接口以及連接前面板的隔離式RS-232鏈路。在此例中，PWM信號與逆變器模塊隔離，IGBT由一個嵌入該模塊中的電平轉換柵極驅動器驅動。
圖4. 典型的中型工業電機驅動系統。
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