伺服控制器的控制核心基于閉環(huán)反饋控制，微處理器（MCU）通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì)比上位機(jī)給出的指令信號(hào)和電流、位置傳感器反饋的電流、位置信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出功率，使得電機(jī)能夠精準(zhǔn)執(zhí)行位置、速度或力矩指令。由隔離驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)和六顆絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）組成的三相逆變橋是精準(zhǔn)控制的核心。

圖1 伺服控制器拓?fù)鋱D

三、

貝嶺IGBT技術(shù)平臺(tái)

650V FBL系列產(chǎn)品基于貝嶺G2 Trench FS IGBT工藝平臺(tái)，對(duì)標(biāo)市場(chǎng)主流的4代產(chǎn)品工藝，采用微溝槽工藝，正面結(jié)構(gòu)采用精心設(shè)計(jì)的“Gate溝槽+dummy溝槽” 比例，背面采用優(yōu)化的H FS工藝，使得產(chǎn)品在導(dǎo)通壓降Vce(sat) 與開(kāi)關(guān)損耗Esw之間取得良好折衷，以及優(yōu)秀的短路能力；終端采用優(yōu)化的“FLR+場(chǎng)板技術(shù)”，可實(shí)現(xiàn)175℃的最高工作結(jié)溫，并且可以通過(guò)HV-H3TRB的加嚴(yán)可靠性測(cè)試。

四、

650V FBL系列產(chǎn)品核心優(yōu)勢(shì)

能效領(lǐng)跑——低飽和壓降Vce(sat)和低正向壓降VF

在伺服控制器應(yīng)用中，典型開(kāi)關(guān)頻率范圍為8-16kHz，IGBT和與其并聯(lián)的快恢復(fù)二極管（Fast Recovery Diode, FRD）的導(dǎo)通損耗Econ占器件總體損耗的比例較高。IGBT的導(dǎo)通壓降Vce(sat)和FRD的正向壓降VF是影響導(dǎo)通損耗Econ的關(guān)鍵參數(shù)。圖2和圖3分別展示了在節(jié)溫25℃和125℃時(shí)，貝嶺 FBL系列產(chǎn)品和市場(chǎng)主流IGBT系列產(chǎn)品導(dǎo)通壓降Vce(sat)典型值的對(duì)比；圖4和圖5分別展示了在節(jié)溫25℃和125℃時(shí)，F(xiàn)RD正向壓降VF典型值的對(duì)比。在常溫，高溫下，貝嶺 FBL系列產(chǎn)品的IGBT飽和壓降和FRD正向壓降均優(yōu)于競(jìng)品，可直接減少伺服控制器導(dǎo)通損耗，不僅能降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的能耗成本，還能減輕散熱模塊負(fù)擔(dān)，縮小設(shè)備體積，延長(zhǎng)整機(jī)壽命，提高系統(tǒng)可靠性。

圖2 25℃時(shí)IGBT飽和壓降Vce(sat)典型值對(duì)比

圖3 125℃時(shí)IGBT飽和壓降Vce(sat)典型值對(duì)比

*數(shù)據(jù)測(cè)試條件為相同封裝，柵-發(fā)射極電壓Vge為15V，測(cè)試電流Ic為各產(chǎn)品標(biāo)稱電流值

圖4 25℃時(shí) FRD正向壓降VF典型值對(duì)比

圖5 125℃時(shí) FRD正向壓降VF典型值對(duì)比

*數(shù)據(jù)測(cè)試條件為相同封裝，測(cè)試電流IF為各產(chǎn)品標(biāo)稱電流值

動(dòng)態(tài)性能升級(jí)——低開(kāi)關(guān)損耗Esw

IGBT作為開(kāi)關(guān)器件，其在應(yīng)用中的開(kāi)關(guān)損耗也不容忽視，圖6 展示了在節(jié)溫25℃時(shí)，貝嶺FBL系列產(chǎn)品與競(jìng)品的開(kāi)關(guān)損耗對(duì)比。在器件開(kāi)通時(shí)刻電壓壓擺率相同的條件下，貝嶺 FBL系列產(chǎn)品的開(kāi)關(guān)損耗與競(jìng)品接近，其中10A 和30A 產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)，可更好地適配伺服控制器高頻開(kāi)關(guān)需求，使得電機(jī)啟停、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)響應(yīng)更快，設(shè)備執(zhí)行精準(zhǔn)動(dòng)作時(shí)更流暢，減少控制偏差。

圖6 25℃時(shí) IGBT開(kāi)關(guān)損耗對(duì)比

*數(shù)據(jù)測(cè)試條件為相同封裝，柵-發(fā)射極電壓Vge為15V/0V，測(cè)試電流Ic為各產(chǎn)品標(biāo)稱電流值，相同開(kāi)通電壓壓擺率

抗短路能力強(qiáng)勁——超長(zhǎng)耐受

貝嶺650V FBL系列IGBT產(chǎn)品針對(duì)伺服控制器應(yīng)用，著重優(yōu)化器件的短路耐受能力，器件可在高柵極驅(qū)動(dòng)電壓（18V）和高節(jié)溫（175℃）的雙高條件下，依舊維持較長(zhǎng)的短路時(shí)長(zhǎng)，保障伺服控制器的安全運(yùn)行。圖7展示了BLG30T65FBL在420V 母線電壓下（柵極驅(qū)動(dòng)電壓18V、節(jié)溫175℃），器件短路耐受波形。即便在高溫、高電壓的惡劣工況下，也能避免器件因短路損壞，減少伺服控制器突發(fā)停機(jī)，降低產(chǎn)線運(yùn)維成本。

圖7 BLG30T65FBL高溫、高柵壓下短路耐受波形

五、

貝嶺功率器件選型方案

上海貝嶺針對(duì)伺服控制器、通用變頻器、工業(yè)縫紉機(jī)、跑步機(jī)、通用風(fēng)機(jī)、園林工具等應(yīng)用設(shè)計(jì)有多條650V IGBT產(chǎn)品線，涵蓋電流等級(jí)8A-80A器件，歡迎垂詢！具體型號(hào)參考表1。在高壓伺服驅(qū)動(dòng)器中，除了核心的功率器件，高效可靠的電源管理和信號(hào)處理芯片同樣是確保系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，上海貝嶺可提供電機(jī)控制相關(guān)的完整配套解決方案，具體型號(hào)參考表2。

表1 功率器件選型列表

表2 貝嶺電機(jī)控制系統(tǒng)選型列表