ZHCUD60 July   2025

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 术语
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  TMS320F2800137
      2. 2.3.2  LMG3651R025
      3. 2.3.3  LMG2650
      4. 2.3.4  TMCS1126
      5. 2.3.5  ISO6721
      6. 2.3.6  UCC28881
      7. 2.3.7  UCC27712
      8. 2.3.8  TPS562206
      9. 2.3.9  TLV9062
      10. 2.3.10 TLV74033
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 图腾柱 PFC
      1. 3.1.1 电感器额定值
      2. 3.1.2 交流电压检测
      3. 3.1.3 直流链路电压检测
      4. 3.1.4 交流电流检测
      5. 3.1.5 直流链路电容器额定值
    2. 3.2 三相 PMSM 驱动器
      1. 3.2.1 PM 同步电机的磁场定向控制
        1. 3.2.1.1 空间矢量定义和投影
        2. 3.2.1.2 Clarke 变换
        3. 3.2.1.3 Park 变换
        4. 3.2.1.4 交流电机 FOC 基本配置方案
        5. 3.2.1.5 转子磁通位置
      2. 3.2.2 PM 同步电机的无传感器控制
        1. 3.2.2.1 具有锁相环的增强型滑模观测器
          1. 3.2.2.1.1 IPMSM 的数学模型和 FOC 结构
          2. 3.2.2.1.2 IPMSM 的 ESMO 设计
          3. 3.2.2.1.3 使用 PLL 的转子位置和转速估算
      3. 3.2.3 电机驱动器的硬件必要条件
        1. 3.2.3.1 采用三分流器的电流检测
        2. 3.2.3.2 电机电压反馈
  10. 4硬件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
      1. 4.1.1 硬件板概述
      2. 4.1.2 测试条件
      3. 4.1.3 电路板验证所需的测试设备
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 函数波形
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 物料清单
      3. 5.1.3 Altium 工程
      4. 5.1.4 Gerber 文件
      5. 5.1.5 PCB 布局建议
    2. 5.2 工具
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5. 5.5 商标
  12. 6作者简介

5.1.5 PCB 布局建议

考虑到应用的成本敏感性，该参考设计使用具有两层 1oz 铜并采用单侧 SMD 元件放置方式的 PCB 进行实施。在设计 PCB 时，需要注意几个重要方面。以下列出了每个块的系统级放置方式和布局。

大功率路径中的元件处于 PCB 的外边缘，并尽可能互相靠近。微控制器放置在中心，以便与所有需要控制的电源块保持最佳距离。引脚进行了合理分配，以尽可能减小控制信号引线和反馈信号引线距离并尽可能减少模拟信号和数字信号之间的交叉。

  • 交流线路保护和 EMI 滤波器
    • 所有交流线路保护元件紧密地放置在一起，尽可能缩短连接路径。在保护和 EMI 滤波器电路周围提供了接地连接保护。
    • 有源 EMI 滤波器放置在最佳距离处，以便更接近开关并以最小距离连接到 EARTH 端子。
  • IPFC 驱动器

    在 IPFC 驱动器中，三个电流路径对于 PCB 布局非常关键 - 大功率交流环路、直流环路和栅极驱动环路。这些路径需要尽可能短且具有最大宽度，以降低寄生环路电感。

    • 交流环路 - 由二极管桥（源）、电感器和 MOSFET 漏极和 MOSFET 源极（回路）组成。在该环路上，主要是通过电感器、MOSFET 漏极和二极管阳极之间的连接来处理高频和大功率。连接该节点时需特别小心，通过减小距离和增加铜面积来更大限度地降低寄生电感。
    • 直流回路 - 由二极管桥（源）、电感器、二极管、电容器、负载（回路）组成。为了均匀分布 RMS 电流应力，应将电解电容器组放置在每个电解电容器与二极管阴极的电气距离大致相同的位置。该设计使用铜平面进行 VDC 和 PGND 连接。为了抑制高频分量，在二极管阴极附近放置一个金属膜电容器。该电容器可以显著降低环路电感。
    • 栅极驱动环路 – 由驱动器电源（源）、栅极驱动器 IC、MOSFET 栅极和 MOSFET 源极引脚（回路）组成。该设计针对 IPFC 的两相使用并联布置，以尽可能减小其他两个交流/直流环路。由于该并联布置，栅极驱动器无法访问外部相位 MOSFET 栅极。使用 SMD 绝缘粗跳线将栅极驱动器信号连接至 MOSFET 栅极。
  • 压缩机和风扇驱动器
    • 由于对纹波的要求非常高，压缩机驱动器被放置在最靠近 IPFC 驱动器的直流母线电容器组的位置，而风扇则被放置在压缩机旁边。
    • 实施了采用四线检测的低侧分流电阻器方法来进行电流检测。使用具有阻抗匹配电阻器的差分对将来自分流电阻器的检测信号连接到运算放大器电路。分流电阻放置在模块附近，并直接连接接地铜平面。
  • 辅助电源
    • 由于对电源和纹波的要求非常低，辅助电源放置在风扇驱动器之后。使用专用铜平面将 APS 接地端连接至直流母线电容器组。该布置可更大限度地减少高频和大功率电机电流与控制电路之间的干扰。