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[FAQ] 哪些精密放大器适用于逆变器和电机控制系统 (IMC)?

Other Parts Discussed in Thread:LMV841-Q1, OPA197, OPA192-Q1, OPA322-Q1, OPA388-Q1

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逆变器和电机控制系统在电动车辆中用于使用脉宽调制来操控交流信号,从而最终控制车辆的直流电机,使驾驶员感觉转向和加速都很平稳。该系统的其他功能包括内部检测和保护特性以及再生制动所使用的电路。

位置检测:

 

加速和转向的关键功能要求车辆“知道”运动部件的位置,因此必须开发一个电路来进行相关检测。由于该功能非常重要,因此许多原始设备制造商 (OEM) 要求以冗余方式进行位置检测,即使用两个独立的解决方案执行相同的任务,但两个方案分别使用不同的元件,以尽可能减小同时发生元件故障的可能性。

 

分立式解决方案:

 

由于旋转变压器激励线圈中存在的低阻抗以及宽带宽和高压摆率,位置检测放大器需要高电流输出,以更大限度地减少失真。大多数放大器不具有满足必要输出电流所需的电流输出,因此在输出端需要晶体管灌入或从其拉出电流来充当电流泵。此规则对于 OPA564-Q1 等放大器存在例外,该放大器的电流能力甚至超过位置检测所需的电流能力。

1:针对分立式位置检测的放大器建议 LMV841-q1 opa197

通道
数量

Vs最小值
 (V)

Vs最大值
 (V)

输出电流
典型值 (mA)

GBW典型值
 (MHz)

压摆率
典型值 (V/µs)

Vos最大值
 @25
°C (mV)

 

LMV84x-Q1

1、2、4

2.7

12

33

4.5

2.5

0.5

OPAx197-Q1

1、2、4

4.5

36

65

10

20

0.25

TLVx197-Q1
低成本

1、2、4

4.5

36

65

10

20

0.5

 

 

集成解决方案:

 

为了满足冗余需求,TI 创建了一系列旋转变压器驱动器,这些驱动器非常适合安装在 IMC 电路中。ALM 系列具有宽带宽高输出电流,因此输出级平衡良好,无需任何额外的电流升压电路。除了集成分立式解决方案所需的额外晶体管之外,这些器件还具有关断、电流限制、热保护等保护功能,并且提供功能安全。所有这些功能都可集成到HTSSOP|14封装,与分立式解决方案相比,可能会减少高达 300% 的布板空间。

2针对集成式位置检测的放大器建议 a

 

通道
数量

Vs最小值
 (V)

Vs最大值
 (V)

输出电流
典型值 (mA)

GBW典型值
 (MHz)

压摆率
典型值 (V/µs)

Vos最大值
 @25
°C (mV)

 

ALM2402F-Q1

2

4.5

16

400

2

3.4

7

ALM2403-Q1

2

5

24

450

21

50

25

 

信号处理:

 

完成前一级后,信号链继续进行后处理。在这里,我们将放大和衰减信号,所需的精度在各个系统之间会有所不同,但无论所需的精度如何,保持信号完整性的主要规格都是失调电压失调电压漂移。在为混合动力汽车/电动汽车功能选择放大器时,能够由12V电压轨供电的器件更可取,因为这是汽车终端设备中常见的电源。

3针对位置检测后处理的放大器建议 Opa192-q1

通道
数量

Vs最小值
 (V)

Vs最大值
 (V)

Vos最大值
 @25
°C (mV)

温漂典型值
 (µV/
°C)

Vn典型值
 (nV/
Hz)

 

OPAx192-Q1

1、2

4.5

36

0.025

0.1

5.5

OPAx197-Q1

1、2、4

4.5

36

0.25

0.5

5.5

TLVx197-Q1
低成本

1、2、4

4.5

36

0.5

1

5.5

 

电流/电压检测:

电流检测放大器必须能够快速监测电流并在发生泄漏/过流时检测到相应的情况。为了及时完成电流监测任务,需要具有高压摆率宽带宽的放大器提供更快的瞬态响应和快速的输出稳定。

4针对电流/电压检测的放大器建议 opa388-q1 oap320-q1 opa322-q1

通道
数量

Vs最小值
 (V)

Vs最大值
 (V)

GBW典型值
 (MHz)

压摆率
典型值 (V/µs)

Vos最大值
 @25
°C (mV)

 

OPAx388-Q1
超高精度

1、2

1.8

5.5

10

5

0.005

OPAx320-Q1

1、2

1.8

5.5

20

10

0.15

OPA322-Q1
低成本

1、2、4

1.8

5.5

20

10

2

 

温度检测: 

温度检测的要求比电压或电流更宽松,因为与电流或电压的变化相比,轻微的温度变化对系统的影响要小得多。在设计该功能时,更高电压放大器将实现更宽的温度范围测量,这在电路加热到其上限时尤其重要。此外,选择具有低失调电压漂移的放大器可以避免使用复杂算法进行额外校准,从而节省时间和精力。

5针对温度检测的放大器建议

通道
数量

Vs最小值
 (V)

Vs最大值
 (V)

Vos最大值
 @25
°C (mV)

温漂典型值 (µV/°C)

Vn典型值
 (nV/
Hz)

 

OPAx192-Q1

1、2

4.5

36

0.025

0.1

5.5

OPAx197-Q1

1、2、4

4.5

36

0.25

0.5

5.5

TLVx197-Q1
低成本

1、2、4

4.5

36

0.5

1

5.5

 

如需有用的资源和其他信息,请务必查看以下内容:

逆变器和电机控制集成电路和参考设计 (参考设计)

混合动力汽车/电动汽车应用中的电压和电流检测 (技术文章)

了解混合动力汽车/电动汽车电池中的电流检测 (技术文章)

IMC EE 幻灯片 (终端设备幻灯片)

应用 ALM2403-Q1 单芯片旋转变压器解决方案来降低系统成本并提高汽车和工业应用的可靠性和性能 (应用手册)

旋转变压器电路的过压保护 (应用手册) 

Cherry Zhou:

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