想象一下，你正在设计伺服和计算机数控（CNC）或者机器人应用的下一个功率级。在这种情况下，功率级为低压直流馈电三相逆变器，电压范围为12 VDC到60 VDC 额定功率小于1 kW。额定电压涵盖通常用于电池电源电机系统或低压直流馈电电机系统的电池电压范围。此外，您可能不得不满足这样的要求：在没有额外冷却功率级的情况下设计本产品。它必须尽可能小，以满足目标应用程序的需求，当然，它需要低成本。
那么，在这种情况下，想出一个可接受的解决方案来设计一个满足这个假设（虽然要求很高）的逆变器，从而满足以上要求。
因此，在开始定义指定的功率级、电流检测和保护电路之前，考虑使用智能栅极驱动伺服驱动器的48V/500W三相逆变器的参考设计非常重要，非常实用，易于理解。
本参考设计采用高度集成的设计IC实现了小尺寸要求，包括三个半桥栅极驱动器，占空比100%。可选源/汇电流从50 mA到2 A不等。VDS传感器可实现过流保护，防止损坏功率级和电机。由于脉冲宽度调制配置错误，VGS握手功能保护功率级免受射穿。
了解为什么效率、保护和集成高达60VDC紧凑型直流馈电驱动的重要设计因素。
典型的低压直流馈电伺服驱动功率级可如图1所示分区。图1基于直流馈电伺服驱动功率级模块。绿色框架显示为模块。
图1：直流馈电伺服功率级
图1中低压直流馈电伺服驱动的覆盖模块对系统性能和设计考虑有很大影响。
将故障检测添加到半桥格栅极驱动器中VDS传感和软关闭可以构建一个稳定的系统。这些功能允许栅极驱动系统检测典型的过流或短路事件。这可以在不增加额外电流传感或硬件电路的情况下插入死区时间，以确保MCU不能提供错误的驱动信号，这可能会导致短路损坏功率级或电机。
降低散热器和辐射发射的一个考虑因素是优化效率（EMI）开关速度的成本。通过100 V单桥或半桥效应晶体管（FET）实现这些功能需要额外的有源和无源元件，这将增加材料清单（BOM）成本和印刷电路板尺寸通常会降低修改栅极驱动强度等参数的灵活性。在分析系统效率时，电流传感电路较低DS(on)低栅极电荷FET能够实现快速切换，从而影响系统的效率和性能。通常，系统设计师希望实现99%的功率级效率。
为了实现连续相电流检测的最小损耗，参考设计使用了1mΩ在线分流器。选择电阻值作为精度和效率之间的折衷。非隔离在线放大器的主要挑战是宽共模电压(0V至80V），考虑到参考设计中的分流满量程电压为±30mV（设计为±30Arms）。与48V与共模电压相比，这是一个小信号。因此，大共模电压范围和极高DC和AC共模抑制的电流传感放大器。由于并联阻抗低，具有额外集成固定增益和零偏移的放大器进一步有助于降低系统成本，确保高精度的电流测量。
100-VDC降压稳压器可从直流输入产生中间轨，为栅极驱动器和负载点供电。功率级需要高效工作以减少自热，这样才能满足工业环境温度（通常为85°C）。考虑到这一点，这意味着系统中使用的集成电路需要支持更高的温度，因为电子设备总是有一些温升（自热）。
伺服驱动器的参考设计使用PMSM马达在0至500W测试输出功率。电机负载由测功器控制，如图2所示。
图2：电机驱动功率级测试设置
48.智能栅极驱动参考设计V/500W伺服驱动器采用三相逆变器，显示如何设计低BOM数字、同相电流检测、故障诊断功能和高效紧凑型硬件保护功率级。这是通过德州仪器制造的DRV8530100V实现了三相智能栅极驱动，具有降压稳压器和INA240具有增强的PWM抑制性能的80V、低/高侧、双向、零漂移、电流传感放大器，可实现低电平优化 - 电压直流馈电功率级。系统性能及IC详情请参考设计指南。
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