[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] UCC27712-Q1：为什么要在汽车交流压缩机模块中将三相桥式驱动器替换为半桥式驱动器？

为什么要在汽车空调压缩机模块中将三相桥式驱动器替换为半桥式驱动器？

高压三相 BLDC 电机用于驱动高压 HEV/EV 中的交流压缩机。 HVAC 压缩机可能需要10kW 的功率、在功耗方面仅次于牵引电机。

图1显示了典型的交流压缩机模块方框图、其中 IGBT 用作驱动三相 BLDC 电机的逆变器级。 逆变器级由三对采用半桥拓扑配置的高侧和低侧 IGBT 组成。

图1：汽车高压 HVAC 压缩机模块的方框图

如图2所示，设计人员可以选择使用三相桥式驱动器 IC 来驱动逆变器级的 IGBT。 但是、由于其小于500mA 的低驱动强度、三相桥式驱动器解决方案通常需要额外的缓冲器来充当电流升压器。 这意味着额外的组件、这会导致额外的成本、系统 PCB 尺寸增加以及由于非理想 PCB 布局产生的寄生效应而导致整个系统的性能下降(EMI 风险和传播延迟增加)。

图2：使用三相栅极驱动器驱动逆变器级

为了帮助更大限度地降低 IGBT 的开关损耗并降低 EMI 以提高系统效率、设计人员可以选择使用半桥栅极驱动器来驱动逆变器级的每个相位。 也就是说、图2所示的三相桥驱动 器越来越多地被图3所示的 UCC27712-Q1等半桥驱动器所取代。

图3：使用三个半桥栅极驱动器驱动逆变器级

以下是使用 TI 半桥驱动器驱动 IGBT 的原因：

• 从栅极驱动器的角度来看、EMI 通常与栅极上的过冲相关。 图2所示的配置会导致复杂的 PCB 布局、包括从三相驱动器开关节点引脚到 IGBT 的长 PCB 布线、这可能会导致更多的 EMI 挑战。 图3中所示的基于 UCC27712-Q1的方法允许移除额外的元件、降低 PCB 布局的复杂性、因为驱动器 IC 可放置在非常靠近 IGBT 的位置、同时还将开关节点限制在最小的面积。 所有这些都减少了 EMI 方面的挑战。
• 无需外部升压级即可放大栅极驱动电流、因为 IC 可实现1.8A/2.8A 拉电流和灌电流。
• 互锁和死区时间功能可防止两个输出同时导通、从而防止半桥击穿。
• 22V 的宽 VDD 范围为有效驱动 IGBT 提供了足够的裕度。
• 与三相桥式驱动器相比、IC 采用6.0mm x 4.9mm 封装、可显著节省 PCB 面积、而 IC 通常具有笨重的尺寸(在某些情况下为17.9mm x 10.3mm)。 这种更小的尺寸和更少的 IC 及相关的无源器件组件数量有助于减小电路驱动 IGBT 所需的 PCB 面积。

下面的表1重点介绍了 UCC27712-Q1半桥栅极驱动器相对于某些三相桥驱动器的一些关键性能优势。

表1：UCC27712-Q1的性能优势

参考文献：

• 有关栅极驱动器的更多信息、请参阅 ti.com/gatedrivers。
• 查看 汽车 HVAC 压缩机模块 交互式系统方框图
• 请参阅汽车高电压、高功率电机驱动参考设计
• 使用100V 半桥栅极驱动器实现电池断路开关
• 如何使用 TI 的半桥栅极驱动器为48V、24V、12V 电池应用实现高侧断开开关？
• 了解有关 UCC27712-Q1的更多信息
• UCC27517A-Q1：为什么要在汽车 PTC 模块中使用低侧驱动器 IC 替换分立式栅极驱动器？