迈信电气与英飞凌合作开发基于SiC-MOSFET的一体化伺服电机系统
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当今常见的交换伺服体系，凡是由伺服变频器和永磁同步电机组成，两者用线缆毗连在一路。而在一个多电机的应用场景中（譬如多枢纽6/7轴家产呆板人），经常面对着功率线缆过多的困难：本钱高，易疲惫老化，转弯半径大…
内部集成变频器的一体式伺服电机 将美满办理诸云云类的题目
迈信电气与英飞凌相助开拓 基于SiC-MOSFET天然散热计划的一体化伺服电机体系
较少的对外接口极大简化了应用体系的外围配件，只需2条直流线缆即可代替传统21条(3相*7电机）交换驱动线缆，节省本钱/体积并利于现场快速机动的应用计划。
一、一体式伺服电机内部布局及道理表示图
A. 电机 与传统永磁电机沟通。 B. 码盘 回收新一代磁编芯片TL5109，体积小精度高。 C. 节制板 回收XMC4800作为主节制芯片，内部集成EtherCAT等成果。 D. 驱动板 回网络成米勒钳位成果的驱动芯片（1EDI20I12MH), 可行使单电源供电来驱动SiC-MOSFET，简化电路计划。 E. 功率板 选用6颗30mΩ-SMD封装的CoolSiC MOSFET，回收铝基板传热至外壳。 F. 后壳 因整体耗散功率较小，增进少量的鳍片即可满意天然对流散热要求。 注：上述产物“基于SiC-MOSFET天然散热计划的一体化伺服电机体系”的节制板、驱动板、功率板为迈信电气自主研发计划。
二、CoolSiC MOSFET的应用上风
1、较低的导通消费 SiC MOSFET的通态压降由其沟道的RDS(on)抉择，而IGBT的通态压降由PN结和漂移区电阻组成。在电机驱动类应用中，凡是负载电流区间小于器件的标称电流值，因此SiC MOSFET的导通消费优于平等规格的IGBT器件。
2、较低的开关消费 SiC MOSFET开通关断速率均快于IGBT，且没有拖尾电流。常温下，SiC MOSFET的开通消费约是平等规格IGBT的50%，关断消费约是20%。值得留意的是，高温下SiC MOSFET开关消费受结温的影响不大，而IGBT的开关消费也许增进一倍以上。
3、优秀的开关速率可控性 CoolSiC MOSFET测试中示意出了优秀的可控性，仅通过Rg阻值巨细即可调理其开关速率，进而优化Eon，Eoff，dv/dt等指标。
三、体系消费和温升仿真
基于伺服应用的现实工况，通过仿真软件模仿了周期性过载3倍额定电流输出下的消费及温升，前提如下：
Vdc=800V，Uout=400V, Iout=20Arms，cosφ=0.8, fout=50Hz， fsw=20kHz，Th=110℃, 20% duty per second.
功效表现，每个SiC-MOSFET均匀功耗约4.4W，每周期结温温升约35K，离Tvjmax=175℃仍有较大裕量。
四、散热鳍片计划及热仿真
按照消费仿真的功效，可以凭证30W的耗散功率通过下面公式来计较天然散热必要的鳍片个数（面积）：
S=Pavg/(h×T) S：散热面积；Pavg：均匀功耗 h：换热系数；T：均匀温差
按照计较出的功效，来计划后盖的详细尺寸。最后将3D模子输入到热仿真软件中，功效如下：
在环温40℃下，外壳外貌温度约70~80℃； 铝基板外貌最高温度约113℃，此温度近似等同于Th温度。
因此，天然对流散热可满意SiC MOSFET器件的散热需求，无电扇计划也有助于进步体系靠得住性。
五、道理样机计划
六、试验功效
在尝试室中，对电机施加模仿惯量负载，完成了电机的正反转极限加减速试验。试验中通过节制器别离给以时刻宽度为150ms和50ms加减速信号，电机恒久事变在正反转来去状态（+1500rpm~-1500rpm），其峰值电流别离到达了11A和28A，最大输出手段获得了验证。
七、声名 本项目由英飞凌、晶川和迈信配合相助开拓，感激各方的全力支付。 开拓进程中的部门计划文档和测试陈诉，后期可以分享给英飞凌的客户行使。 基于功率板和驱动板的评估套件正在筹备中，后期可在英飞凌官网链接申请购置。
更多信息敬请存眷： 1. Infineon PCIM virtual booth 2020（2020.6.30~7.3）7月3日13:30-14:00的演讲标题：CoolSiC MOSFET in SMD package for servo drives-A new level of simplicity and safety in high-voltage auxiliary circuitry. 2. PCIM Asia（已推迟到2020年11月）即将颁发的文章
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