马达设计中提升更高的效率

　　具有永磁体的三相同步马达有两种主要的类型：正弦脉冲调制(PM)同步马达和梯形无刷直流马达。二者在许多方面是相同的(例如，二者都是电子换向的)，但也有两个主要的差别。

　　●马达的结构

　　正弦控制波形马达与梯形控制波形马达的BEMF感生电压的形状不同。

　　●控制方式

　　控制电压波形不同，分别是三相正弦波形(所有三个相位同时接通)与矩形六步换向(任何时候都有一个相位不接通)。

　　正弦脉冲调制(PM)同步马达日益流行，在非常多的应用中替代了有刷直流常规马达和其他类型的马达。主要的原因是它可以提供更好的可靠性而不需要电刷，以及有更高的效率、更低的噪声和其他优点(如图2所示)。

　　图2内置永磁同步马达(IPMSM)向量控制系统框图

　　智能功率模块

　　随着小型化马达的设计越来越容易，智能功率模块(SPM)提供了与MCU或DSP的功率接口。这些模块相比分立元件方案的主要优点是降低了寄生自感和具有更高的可靠性，这是由于模块中所有开关器件都使用了相同类型的基底。因此，它们具有相同的特性，以及很好的可测试性。

　　SPM是一个驱动电路，可以直接与微控制器的低压TTL或CMOS输出引脚，以及其他保护电路连接。模块有一个温度传感器来监视节点的温度，有相应的控制逻辑来阻止高端和低端开关管的偶然打开、死区控制，以及波形整形电路以降低EMI。这些模块的驱动集成电路可以对开关功率器件优化以减少EMI和驱动损耗。

　　高压桥驱动器

　　紧凑、低功耗型模块为马达驱动器带来高压(600V)桥驱动的变革。这些驱动器经过精心设计来减少内部高压集成电路工艺中的寄生漏-源极电容，因此可以在标准负电压超过-9V的环境下稳定工作。

　　供电电压正和负峰值不会使驱动器闭锁和失去栅极控制，而最近十几年，栅极驱动器却发生了很大的改变。如果传输延迟低于50ns，就可以使开关频率高达100或150kHz。

　　集成电路内部的共模dv/dt噪声吸收电路有助于降低错误打开的可能性，并使功率电路更加稳固，而且不需要额外的滤波电路就能够使体积更加紧凑。低静态电流的现代集成电路，例如FAN7382和FAN7384，能降低工作温升，因而增加可靠性。

　　另外一个更大的优点是减少了电路板的面积和成本，它替代了在微控制器PCB和功率开关PCB之间的四种隔离供电和光耦合隔离电路，而这在早先一代的马达驱动器产品中则是非常普遍的。

　　IGBT：NPT与PT的比较

　　二十多年来，马达驱动器中的功率开关器件一直是IGBT，它在一定开关频率下可以降低损耗。对于马达驱动器领域，这也表明IGBT系列面向消费类马达的驱动频率大约为5kHz，许多工业马达的驱动频率大约是29kHz，而有些马达驱动的驱动器则有更高的驱动频率。

　　IGBT不断革新，每个开关周期中的导通电压和关闭能量与模块的可靠性和低成本都有很大的关系。最近五年，常规IGBT的能力得到了巨大的改进，而且新兴的非击穿IGBT更加普及。看起来非常像常规击穿IGBT的NPTIGBT是通过与以往不同的工艺制造的。与MOSFET和常规IGBT不同，NPTIGBT在晶圆工艺中使用P区域和底层金属区域填充。

　　NPTIGBT的导通电压Vce(sat)通常不会比常规IGBT的高，或者至少一样低。然而，它们通常更加稳固。可以承受相当长时间短路或过流条件的能力使它们在马达控制领域非常流行。此外，如果对比两种类型IGBT的开关波形，就可以发现NPTIGBT产生的EMI比PTIGBT低很多。

　　NPTIGBT有一个基本是单一斜率的下降时间

　　换句话说，常规IGBT的下降时间由一个dI/dt非常高的区域和之后一个非常长的尾迹组成。在后一个区域，电流的下降速率非常低，而且器件损耗非常高。在高dI/dt的区域，常规IGBT所产生的EMI是很高的，通常会具有影响驱动电路的可能，必须将驱动电路和功率开关管隔离。NPTIGBT的另一个优点是，它可以采用Vce(sat)是正温度系数的工艺制造，这是并联IGBT时非常重要的参数。