[发明专利]一种高速交流电机驱动模块

摘要

本发明属于电气控制技术领域，具体为一种高速交流电机驱动模块，包括控制器、第一GaN半桥电路(1)、第一电感(Lc1)、第一电容(C1)、第二GaN半桥电路(2)、第二电感(Lc2)、第二电容(C2)、第三GaN半桥电路(3)、第三电感(Lc3)、第三电容(C3)、第一输出电容(C4)、第二输出电容(C5)、第三输出电容(C6)、检测电路和反馈电路。本发明通过采用LGA封装的GaN HEMT器件实现全桥逆变器的高频化，为提高可靠性采用双面布局结构对栅驱动电路、HEMT器件、电源母线和散热布局进行优化设计，保证GaN器件工作在安全区域状态，从而实现功率模块的高频化和小型化，从而实现高密度功率集成和高效率，可以广泛应用于交流电机控制系统中。

主权项

1.一种高速交流电机驱动模块，其特征是包括：控制器、第一GaN半桥电路(1)、第一电感(Lc1)、第一电容(C1)、第二GaN半桥电路(2)、第二电感(Lc2)、第二电容(C2)、第三GaN半桥电路(3)、第三电感(Lc3)、第三电容(C3)、第一输出电容(C4)、第二输出电容(C5)、第三输出电容(C6)、检测电路和反馈电路。所述第一GaN半桥电路(1)包括第一栅驱动电路(H)、第二栅驱动电路(L)、第一GaN功率开关(MH)、第二GaN功率开关(ML)、分别连接在MH和ML栅端的第一限流电阻(RH)和第二限流电阻(RL)；所述第二GaN半桥电路(2)包括第三栅驱动电路(H1)、第四栅驱动电路(L1)、第三GaN功率开关(MH1)和第四GaN功率开关(ML1)、分别连接在MH1和ML1栅端的第三限流电阻(RH1)和第四限流电阻(RL1)；所述第三GaN半桥电路(3)包括第五栅驱动电路(H2)、第六栅驱动电路(L2)、第五GaN功率开关(MH2)和第六GaN功率开关(ML2)、分别连接在MH2和ML2栅端的第五限流电阻(RH2)和第六限流电阻(RL2)，上述电路在版图实现时采用双面布局结构；所述一种高速交流电机驱动模块电路的连接关系如下：控制器的第一脉宽信号(PWH)输出端连接到第一栅驱动电路(H)的输入端，控制器的第二脉宽信号(PWL)输出端连接到第二栅驱动电路(L)的输入端，控制器的第三脉宽信号(PWH1)输出端连接到第三栅驱动电路(H1)的输入端，控制器的第四脉宽信号(PWL1)输出端连接到第四栅驱动电路(L1)的输入端，控制器的第五脉宽信号(PWH2)输出端连接到第五栅驱动电路(H2)的输入端，控制器的第六脉宽信号(PWL2)输出端连接到第六栅驱动电路(L2)的输入端；第一栅驱动电路(H)的输出端连接到第一限流电阻(RH)的左端，第一限流电阻(RH)的右端连接到第一GaN功率开关(MH)的栅端，第二栅驱动电路(L)的输出端连接到第二限流电阻(RL)的左端，第二限流电阻(RL)的右端连接到第二GaN功率开关(ML)的栅端，第三栅驱动电路(H1)的输出端连接到第三限流电阻(RH1)的左端，第三限流电阻(RH1)的右端连接到第三GaN功率开关(MH1)的栅端，第四栅驱动电路(L1)的输出端连接到第四限流电阻(RL1)的左端，第四限流电阻(RL1)的右端连接到第四GaN功率开关(ML1)的栅端，第五栅驱动电路(H2)的输出端连接到第五限流电阻(RH2)的左端，第五限流电阻(RH2)的右端连接到第五GaN功率开关(MH2)的栅端，第六栅驱动电路(L2)的输出端连接到第六限流电阻(RL2)的左端，第六限流电阻(RL2)的右端连接到第六GaN功率开关(ML2)的栅端；第一GaN功率开关(MH)的源端连接到输入高压母线Vbus，第一GaN功率开关(MH)的漏端为半桥输出HB，半桥输出HB连接到第二GaN功率开关(ML)的漏端和第一电感(Lc1)的左端，第二GaN功率开关(ML)的源端连接到输入低压母线Vgnd和第一电容(C1)的下端；第三GaN功率开关(MH1)的源端连接到输入高压母线Vbus，第三GaN功率开关(MH1)的漏端为半桥输出HB1，半桥输出HB1连接到第四GaN功率开关(ML1)的漏端和第二电感(Lc2)的左端，第四GaN功率开关(ML1)的源端连接到输入低压母线Vgnd和第二电容(C2)的下端；第五GaN功率开关(MH2)的源端连接到输入高压母线Vbus，第五GaN功率开关(MH2)的漏端为半桥输出HB2，半桥输出HB2连接到第六GaN功率开关(ML2)的漏端和第三电感(Lc3)的左端，第六GaN功率开关(ML2)的源端连接到输入低压母线Vgnd和第三电容(C3)的下端；第一电感(Lc1)的右端连接到第一电容(C1)的上端、检测电路的第一输入端口、第一输出电容(C4)的上端、第三输出电容(C6)的下端和第一相输出高压母线(Uo)；第二电感(Lc2)的右端连接到第二电容(C2)的上端、检测电路的第二输入端口、第一输出电容(C4)的下端、第二输出电容(C5)的上端和第二相输出高压母线(Vo)；第三电感(Lc3)的右端连接到第三电容(C3)的上端、检测电路的第三输入端口、第二输出电容(C5)的下端、第三输出电容(C6)的上端和第三相输出高压母线(Wo)；检测电路的第一输出(f1)、第二输出(f2)和第三输出(f3)分别连接到反馈电路的第一、第二和第三输入端；反馈电路的第一输出(fb1)、第二输出(fb2)和第三输出(fb3)分别连接到控制器的第一、第二和第三输入端。其中，检测电路的第一输出(f1)、第二输出(f2)和第三输出(f3)，分别对应本发明所述交流电机驱动模块输出的电压反馈信号、电流反馈信号和温度反馈信号。