提高电机效率（如何提高电机能效）

电动机在现代生活中无处不在，从气候控制、电器和商业制冷到汽车、工厂和基础设施。根据国际能源署的数据，电机占全球总电力消耗的45%，因此电机驱动电子产品的可靠性和能效会对世界各地和各种应用的舒适性、便利性和环境产生影响。

提高电机驱动系统能效的一种方法是用变速驱动器取代以50/60 Hz 交流线路电压驱动的单速电机，从而实现电机的电子速度控制并提高驱动器能效。与开/关调节方法相比，变速控制还可以在应用层面提供高能效。

先进电机驱动系统的核心是逆变器级，它接收输入的直流电并将其转换为交流电压，其频率可以以所需的速度驱动电机。该逆变器包含三个半桥，如图2所示。逆变器的每个半桥相都有一个高侧和低侧开关，根据应用要求，可以是硅功率MOSFET、IGBT、碳化硅(SiC) FET 或氮化镓(GaN) 高电子迁移率晶体管(HEMT)。

图2：三相逆变器

例如，转动泵或风扇、输送机电机或机械臂的要求不同，工业应用将利用不同的电机技术来适应每种情况：交流电机、有刷或无刷直流电机、永磁同步电机(PMSM)或开关磁阻就是一个例子。

无论应用范围和技术多么广泛，如果我们谈论工厂环境，驱动系统始终需要满足以下基本共同要求：

高能效、高可靠性

安全、可靠、集成

耐用、散热性能优良

开发满足所有这些要求的高效可靠的电机驱动器既复杂又耗时，但使用安森美半导体的新型电机开发套件(MDK)，一切都变得简单。该综合原型平台包括一个通用控制器板(UCB)，可连接到扩展的电源板选项，以创建一个快速启动平台来运行电机，从而在设计任何硬件之前对系统进行快速测试、评估和优化。

图4：图形用户界面(GUI)

UCB 采用功能强大的Xilinx Zynq-7000 现场可编程门阵列(FPGA)/ARM 片上系统(SoC)，适用于高端控制和基于人工智能(AI) 的应用。 UCB 与Xilinx 开发工具和库完全兼容，是与Trenz Electronic 合作开发的。

这些电源板包含安森美半导体领先的功率器件和模块，以及我们广泛的产品系列中开发完整电机驱动器解决方案所需的所有其他组件。

前两个电源板采用我们的智能功率模块(IPM)，适用于工业和家用电器电机驱动应用。 IPM集成了逆变器的六个功率开关、栅极驱动器和热电偶，其保护功能包括过压/欠压锁定、防击穿和过流跳闸。

紧凑型IPM电源板（SECO-1KW-MCTRL-GEVK）提供了从市电交流输入到电机交流输出的完整解决方案。它的额定输入电压为230 Vac，包括EMC 滤波器和桥式整流器、交错式两通道功率因数校正(PFC) 和作为逆变级的NFAQ1060L36T IPM，以及辅助电源、测量和保护。

图5：1 kW 板

对于更高功率级别，SECO-4KW-65SPM31-GEVB 电源板采用NFAM5065L4B 650 V 智能电源模块。它的额定输入电压为400 VDC，可提供高达1 kW 的连续功率，短时间或通过添加散热器可提供高达4 kW 的功率。该产品非常适合工业驱动和商业HVACR 应用。

图6：4 kW 板

即将推出的一系列电源板采用我们一流的MOSFET 系列。这些电机驱动板将支持10 V 至100 V 的输入电压，功率高达1.2 kW，适合电池供电和中低电压应用，例如电动工具、机器人、自主机器人和无人机。

图7：MOSFET 板显示

我们还在开发额外的电源板，以突出我们广泛的IPM 产品线和针对更高功率电机驱动应用的新模块。模块化设计还允许我们使用一系列PFC 解决方案，使我们能够自由组合和匹配功率转换级，以根据您的要求进行优化。

安森美半导体的新型电机开发套件(MDK) 包括通用控制平台、通用控制器板(UCB) 和范围不断扩大的电源板，可快速测试和评估全面的电机驱动解决方案。

基于IPM 的紧凑型1 kW 600 V 板和基于SPM31 的4 kW 650 V 板将于2020 年第四季度上市。还有基于安森美半导体TMPIM 技术的电源板将于2021 年第一季度发布，驱动电机功率高达10 kW。安森美半导体将为MDK 生态系统添加更多电源板和扩展设计支持。

编辑：hfy