一種永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]MOSFET (金氧半場(chǎng)效晶體管)以其開關(guān)速度快、導(dǎo)通電阻低等優(yōu)點(diǎn)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合。目前，現(xiàn)有的永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)原理如圖1所示，功率管P1~P6構(gòu)成永磁無刷直流電機(jī)的主回路，P1、P2、P3構(gòu)成上橋臂，也稱之為上管，P4、P5、P6下橋臂，也稱為下管。對(duì)應(yīng)的上橋臂與下橋臂構(gòu)成一組，以用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的某一相輸出，例如，Pl與P4構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)的W相輸出。永磁無刷直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在某一時(shí)刻只有一組上橋臂和一組下橋臂導(dǎo)通，即永磁無刷直流電機(jī)同時(shí)只有兩個(gè)繞組通電，我們叫做兩相通電，通過電機(jī)繞組的電流叫做相電流?？刂茊卧鶕?jù)接收到的控制信號(hào)，將與電機(jī)旋轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的上橋及下橋MOSFET管與電源導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0003]但是，單個(gè)功率MOSFET容量往往并不能滿足設(shè)計(jì)要求，單純采用高功率等級(jí)MOSFET模塊將大大提高產(chǎn)品成本和驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜性。此時(shí)，就可以選用功率等級(jí)較小、市場(chǎng)貨源充足、驅(qū)動(dòng)功率低且線路簡(jiǎn)單的MOSFET通過并聯(lián)方式來滿足功率等級(jí)的要求。
[0004]由于并聯(lián)的MOSFET自身參數(shù)的不一致及電路布局不對(duì)稱，勢(shì)必引起器件電流分配不均衡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使器件失效甚至損壞主電路。同時(shí)，多管并聯(lián)MOSFET的安裝連接存在的因散熱速度慢而引起的驅(qū)動(dòng)器效率降低問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，解決現(xiàn)有分立MOSFET集成模塊由于并聯(lián)的MOSFET自身參數(shù)的不一致及電路布局不對(duì)稱，引起器件電流分配不均衡問題導(dǎo)致MOSFET管損壞。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提出的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分成三組相互獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)所述永磁無刷直流電機(jī)的U/V/W相輸出，所述全橋驅(qū)動(dòng)的上橋臂和下橋臂分別由相同規(guī)格的多個(gè)MOSFET管并聯(lián)構(gòu)成，所述上橋臂和下橋臂的MOSFET管對(duì)峙排列。
[0007]本發(fā)明的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用三組完全獨(dú)立的MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的υ/V/W相，并且每組MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊中的并聯(lián)MOSFET管規(guī)格規(guī)格相同且對(duì)峙排列，很大程度的減小了 MOSFET管的損壞率；當(dāng)其中一模塊損壞時(shí)，無需更換驅(qū)動(dòng)電路和其他模塊，極大程度地節(jié)約了成本。
[0008]進(jìn)一步的，所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊的上、下橋臂均設(shè)有柵極保護(hù)電路，所述柵極保護(hù)電路由穩(wěn)壓二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，所述柵極保護(hù)電路的輸入端分別與柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高、低端相連，柵極保護(hù)電路的輸出端跨接在MOSFET管的門極驅(qū)動(dòng)電路與源極之間。這樣可以仿止在生產(chǎn)或裝配過程中靜電擊穿MOSFET管和抑制PWM驅(qū)動(dòng)電壓瞬時(shí)尖峰。
[0009]進(jìn)一步的，所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊采用柵極驅(qū)動(dòng)電路，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路上下橋臂輸入信號(hào)為PWM互鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，互鎖信號(hào)由主控電路的門邏輯電路輸出，通過軟排線與模塊柵極驅(qū)動(dòng)電路連接，互鎖輸入信號(hào)保證PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)不會(huì)同時(shí)輸入到MOSFET模塊的上下橋臂，防止MOSFET模塊損壞，保證MOSFET模塊的安全。
[0010]進(jìn)一步的，所述上橋臂和下橋臂的輸出端并聯(lián)有吸收電容，所述吸收電容的容值根據(jù)模塊母排雜散電感的大小確定。由于連接MOSFET模塊母排有雜散電感的存在，在MOSFET模塊關(guān)斷的時(shí)候就會(huì)有尖峰電壓產(chǎn)生(浪涌電壓)，這些尖峰電壓加在母線上就會(huì)導(dǎo)致VCE>Vramax，就有可能損壞MOSFET模塊，因此，配置吸收電容可較好地抑制浪涌電壓，減小模塊損壞的幾率。具體的說，所述吸收電容為薄膜電容。
[0011]進(jìn)一步的，所述MOSFET管、柵極保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路焊接在一塊鋁基板上，使柵極保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路的元器件與MOSFET管緊湊相連，減小雜散電感提高功率MOSFET的穩(wěn)定性和減小損壞率；同時(shí)并聯(lián)MOSFET管分別貼裝在鋁基板上，極大程度的減小熱阻，提高M(jìn)OSFET管散熱性能，降低損耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖；
圖2是本發(fā)明MOSFET模塊電路原理圖；
圖3是本發(fā)明的柵極驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施實(shí)例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014]實(shí)施例1:
如圖1、2，本發(fā)明的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分成三組相互獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的U/V/W相輸出，全橋驅(qū)動(dòng)的上橋臂和下橋臂分別由相同規(guī)格的多個(gè)MOSFET管并聯(lián)構(gòu)成，上橋臂和下橋臂的MOSFET管對(duì)峙排列。如圖1，Pl和P4為一組獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的W相，P2和P5為一組獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的V相，P3和P6為一組獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的U相。本實(shí)施例的全橋驅(qū)動(dòng)的上橋臂和下橋臂分別由相同規(guī)格的5個(gè)MOSFET管并聯(lián)構(gòu)成，如圖2所示。這里所指的相同規(guī)格，是指盡量上、下橋臂應(yīng)采用相同公司、盡量同批次生產(chǎn)、參數(shù)相同的M0SFET。上橋臂和下橋臂的MOSFET管對(duì)峙排列，以盡量保證MOSFET管的工作環(huán)境基本相同。本發(fā)明的MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊還包括柵極保護(hù)電路、柵極驅(qū)動(dòng)電路和吸收電容電路。
[0015]其中，柵極保護(hù)電路由穩(wěn)壓二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，柵極保護(hù)電路的輸入端分別與柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高、低端相連，柵極保護(hù)電路的輸出端跨接在MOSFET管的門極驅(qū)動(dòng)電路與源極之間，如圖3所示。柵極保護(hù)電路主要用于在處理成品或是組件封裝時(shí)，避免人體、測(cè)試儀器、封裝設(shè)備等外部靜電與電路產(chǎn)生的電洞(surge)電壓、過電壓等對(duì)MOSFET造成破壞。也就是仿止在生產(chǎn)或裝配過程中靜電擊穿MOSFET管和抑制PWM驅(qū)動(dòng)電壓瞬時(shí)尖峰。
[0016]本實(shí)施例的柵極驅(qū)動(dòng)電路上下橋臂輸入信號(hào)為PWM互鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM互鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)由主控電路的門邏輯電路輸出，通過軟排線與模塊柵極驅(qū)動(dòng)電路連接?；ユi驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以保證PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)不會(huì)同時(shí)輸入到MOSFET模塊的上下橋臂，防止MOSFET模塊損壞，保證MOSFET模塊的安全。
[0017]所述吸收電容并聯(lián)在上橋臂和下橋臂的輸出端指尖，吸收電容的容值根據(jù)模塊母排雜散電感的大小確定。由于連接MOSFET模塊母排有雜散電感的存在，在MOS模塊關(guān)斷的時(shí)候就會(huì)有尖峰電壓產(chǎn)生(浪涌電壓)，這些尖峰電壓加在母線上就會(huì)導(dǎo)致VCE>VCEmax，就有可能損壞MOSFET模塊，因此，配置吸收電容可較好地抑制浪涌電壓，減小模塊損壞的幾率。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，吸收電容為薄膜電容。
[0018]優(yōu)選的，本發(fā)明的MOSFET管、柵極保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路焊接在一塊鋁基板上，使柵極保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路的元器件與MOSFET管緊湊相連，減小雜散電感提高功率MOSFET的穩(wěn)定性和減小損壞率；同時(shí)并聯(lián)MOSFET管分別貼裝在鋁基板上，極大程度的減小熱阻，提高M(jìn)OSFET管散熱性能，降低損耗，提高驅(qū)動(dòng)效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分成三組相互獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)所述永磁無刷直流電機(jī)的U/V/W相輸出，所述全橋驅(qū)動(dòng)的上橋臂和下橋臂分別由相同規(guī)格的多個(gè)MOSFET管并聯(lián)構(gòu)成，所述上橋臂和下橋臂的MOSFET管對(duì)峙排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊的上、下橋臂均設(shè)有柵極保護(hù)電路，所述柵極保護(hù)電路由穩(wěn)壓二極管和電阻并聯(lián)構(gòu)成，所述柵極保護(hù)電路的輸入端分別與柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高、低端相連，柵極保護(hù)電路的輸出端跨接在MOSFET管的門極驅(qū)動(dòng)電路與源極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊采用柵極驅(qū)動(dòng)電路，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路上、下橋臂輸入信號(hào)為PWM互鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由主控電路的門邏輯電路輸出，通過軟排線與柵極驅(qū)動(dòng)電路連接起來。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述柵極驅(qū)動(dòng)電路由反向驅(qū)動(dòng)器與門極驅(qū)動(dòng)電阻串聯(lián)構(gòu)成，門極驅(qū)動(dòng)電路輸出端與驅(qū)動(dòng)電源正極并聯(lián)一反向二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述上橋臂和下橋臂的輸出端并聯(lián)有吸收電容，所述吸收電容的容值根據(jù)MOSFET模塊母排雜散電感的大小確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述吸收電容為薄膜電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述MOSFET管、柵極保護(hù)電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路焊接在一塊鋁基板上。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，解決現(xiàn)有分立MOSFET集成模塊由于并聯(lián)的MOSFET自身參數(shù)的不一致及電路布局不對(duì)稱，引起器件電流分配不均衡問題導(dǎo)致MOSFET管損壞。其結(jié)構(gòu)包括MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊，MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分成三組相互獨(dú)立的全橋驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的U/V/W相輸出，全橋驅(qū)動(dòng)的上橋臂和下橋臂分別由相同規(guī)格的多個(gè)MOSFET管并聯(lián)構(gòu)成，上橋臂和下橋臂的MOSFET管對(duì)峙排列。本發(fā)明通過采用三組完全獨(dú)立的MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)永磁無刷直流電機(jī)的U/V/W相，并且每組MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊中的并聯(lián)MOSFET管規(guī)格相同且對(duì)峙排列，很大程度的減小了MOSFET管的損壞率；當(dāng)其中一模塊損壞時(shí)，無需更換驅(qū)動(dòng)電路和其他模塊，極大程度地節(jié)約了成本。
【IPC分類】H02P6-14, H02M1-32, H02P6-08
【公開號(hào)】CN104539199
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410190344
【發(fā)明人】凌歡, 吳瑞, 邵平
【申請(qǐng)人】奇瑞汽車股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年5月7日