簡介

世平集團基於 Onsemi 的 NFAV35065L32 做了一個車載電空調壓縮機方案。Onsemi 的 NFAV35065L32 是一顆汽車級 IPM 模塊，為汽車電機應用提供了一個全功能、高性能的逆變器。可以用作驅動壓縮機、油泵、燃油泵、水泵、冷卻風扇等車載輔助電機的驅動。

1、特性

• 集成了（650V/50A）低損耗的 IGBT 以減小電磁干擾
• 最大支持 20Khz 的 PWM，死區最小時間為 2us
• 還提供多個模塊保護功能，包括欠電壓鎖定、過電流鎖定、驅動與集成電路的溫度監測和故障報告
• 兼容 3.3V 和 5V 的 MCU 的接口
• 控制電源電壓 15V
• 內置 3 個高速半橋高壓柵極驅動電路，只需要一個電源電壓，即可將輸入邏輯電平轉換為高電壓、高電流的 IGBT 驅動信號，每一相都有一個獨立的負直流端，其電流可以分別單獨檢測，以支持不同的的控制算法。
• 封裝體採用 DBC 設計，熱阻極低
• 絕緣級別：2500Vrms/min
• UI1557 認證和 UL94V−0 規範

2、原理圖設計

▲ 圖 1  安森美NFVA35065L32 DataSheet

 

簡要原理圖設計注意事項：

1、MCU  的 PWM 輸出信號經 RC 耦合後到達 IPM 的輸入信號端，來防止高頻信號串擾至 IPM 。 推薦阻值： R1=100Ω , C1=1nF。實際使用中每個輸入端子的 RC 耦合的值，要根據 PWM 控制策略及 PCB 的走線阻抗而改變。IPM 的輸入端有 5K 的下拉電阻，使用外部濾波電阻的時候需注意輸入信號在輸入端的電壓降。

2、VFO 故障引腳為開漏輸出，需外接電阻上拉到 MCU_VDD 電源,推薦阻值 R3 < MCU_VDD / 2mA。

3、Cs 電流檢測引腳，過電流保護點為 0.5V ，R6、C6 的耦合時間常數建議在 1-2us 內。

4、每個柵極驅動電路的 VDD 引腳需要放置一個 100nF 的電容器（C4）。

5、每個自舉電路中應放置一個穩壓二極體 D2 來防止浪涌電壓破壞控制電源端。推薦參數 22V/1W。

6、R2 防止在自舉電路工作時產生浪涌電流來破壞控制電源端。推薦參數 10 Ω。

7、D1 防止在自舉電路工作時產生的 VDD 電壓 + PN 電壓倒灌至控制電源端。推薦參數 PN 電壓的 1.5~2 倍耐壓。

8、自舉電容 C3 的選取參見下圖：

▲ 圖 2 安森美： AND9800 IPM 應用參考手冊

9、控制電源端 C2 的取值應大於 C3 容值的 7 倍。

10、PN 間的 C7 的建議使用高頻非感性平緩電容，取值在 0.1~0.22uF 之間。

 

3、PCB 布線設計

▲ 圖 3安森美： AND9800 IPM 應用參考手冊

簡要 PCB 設計注意事項：

1、PN 電源間的電容器 C7 應儘可能的靠近 IPM 的引腳擺放，整個功率環路儘可能的短並進行鋪銅處理。

2、高壓電源端與低壓電源端之間應保持足夠的隔離距離以加強絕緣，隔離距離受限時，PCB 開槽處理。

3、控制電源端與功率電源端的 GND 網絡應單點接地。

4、Csc 電流採樣引腳走線儘可能的短，RC 耦合網絡應靠近 Csc 引腳放置。

5、C3 電容擺放應儘可能的靠近 VB & VS 引腳，注意 D2 & C3 的 PCB 走線。

6、IPM 需要增加外置散熱片解決散熱問題，IPM 在工作時有一下三種狀態，導通、續流和開關損耗如圖 4 所示：

▲ 圖 4  安森美 NFVA35065L32 DataSheet

 

4、世平電空調壓縮機方案 PCB 布局

5、總結

本文介紹了 Onsemi 的 NFAV35065L32 該顆 IPM 的 SCH & PCB 設計參考，不同的設計應用 & PCB 空間布局限制，用戶應實際調整以達到最優的應用目的。

6、參考文獻

(1)  NFAV35065L Datasheet

(2)  AND9800 Reference Design


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作者：Better Yang / 楊琰傑