[FAQ] [参考译文] [常见问题解答]哪些精密放大器适合逆变器和放大器；电机控制系统(IMC)？

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1041811/faq-what-precision-amplifiers-are-right-for-an-inverter-motor-control-system-imc

逆变器和电机控制系统在电动汽车中用于利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，使驾驶员能够平稳地进行转向和加速。 该系统的其他功能包括内部感应和保护功能以及再生制动背后的电路。

位置感应：

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感应此情况。 由于此功能的重要性、许多原始设备制造商(OEM)要求以冗余方式进行此检测、两种独特的解决方案可预先完成相同的任务、但使用不同的组件、从而最大限度地减小组件同时发生故障的可能性。

分立式解决方案：

位置感应放大器需要高电流输出、因为旋转变压器激励线圈中具有低阻抗以及宽带宽和高压摆率、可更大限度地减少失真。 大多数放大器没有满足必要输出电流所需的电流输出、因此需要输出端的灌电流和拉电流晶体管作为电流泵。 OPA564-Q1等放大器的电流能力甚至超过位置感应所需的电流能力、但该规则存在例外情况。

表1： 分立 式位置感应的放大器建议 LMV841-Q1 opa197-Q1 tlv197-Q1

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、这些驱动器可完美地安装到 IMC 电路中。 ALM 系列具有宽带宽和高输出电流、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中所需的额外晶体管外、这些器件还包括关断、电流限制、热保护等保护功能、并且提供功能安全。 所有这些功能都适合 HTSSOP|14封装、与分立式解决方案相比、这可能会将布板空间减少高达300%。

表2： 集成位置感应的放大器建议 alm2402f-q1 alm2403-q1

信号处理：

信号链已超越上一级、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、保持信号完整性的关键规格都是失调电压和失调电压漂移。 在为 HEV/EV 功能选择放大器时、通常更需要可由12V 电源轨供电的器件、因为这是汽车终端设备中最常见的电源。

表3：  用于位置感应后处理的放大器建议 Opa192-Q1

电流/电压感应：

电流感应放大器必须能够快速监控电流并在发生泄漏/过流时进行检测。 为了及时完成电流监控任务、 需要具有高压摆率和宽带宽的放大器提供更快的瞬态响应和快速的输出稳定。

表4：  适用于电流/电压检测的放大器建议 opa388-q1 oap320-q1 opa322-q1

温度感测：

温度感应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、微小的温度变化对系统的影响要小得多。 在设计此功能时、较高电压的放大器将实现更宽的温度测量范围、这在电路升温至其上限时尤为重要。 此外、选择具有低失调电压漂移的放大器将避免使用复杂算法进行额外校准、从而节省时间和精力。

表5： 用于 温度检测的放大器建议

有关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)

HEV/EV 应用中的电压和电流感应 (技术文章)

了解 HEV/EV 电池中的电流感应 (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)

基于旋转变压器的电路的过压保护 (应用手册)