用英飛凌XMC4500實現三電平驅動

摘要：本文介紹了中點箝位式三電平逆變器的驅動和保護機理，結合英飛凌最新的ARM Cortex-M4內核32bit工業單片機XMC4500，示例了具體的實現方式，并給出了試驗結果。

關鍵詞：三電平；XMC4500；CCU8

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.2.012

有Vdc/2，0，-Vdc/2三種可能的電壓輸出值，分別記作P、0、N。開關狀態P和0、0和N可以相互自由過渡，但P和N不能直接過渡，必須通過中間狀態0來過渡，不允許P和N間直接跳變。定義電流從逆變器流向負載為正向，電流從負載流向逆變器為負向，

由上面的工作狀態我們可以分析得到表1。

從硬件上來說，我們必須保證不會出現單管承受整個Vdc電壓的情況（當然更不能全通短路），由此得到

再給T1開通信號，關斷的次序則相反，必須保證T1完全關閉后再給T2關閉信號。時間間隔可以根據硬件參數選擇，一般1到數微秒不等。如果內邊緣的功率器件（T2，T3）先關閉，內邊緣的功率器件（T2，T3）就會被施加整個DC母線電壓，這是我們必須避免的情況。在應用中我們會遇到需要緊急關閉的情況，和兩電平不同，三電平運行中如果簡單通過Fault/TRAP同時關閉T1，T2，T3，T4，由于各功率管實際關斷過程時間的不確定性，會帶來潛在的硬件風險，因此必須按照前面所述的正確關斷步驟執行。

除CCU8之外，XMC4500還有很多其他特色外設，諸如4個捕獲比較單元CCU4模塊（每個模塊4個子單元），可用于產生任意脈沖，觸發事件，事件捕獲計數等用途而無需CPU干涉。可支持4路同步轉換的高性能12位ADC單元，滿足電流，電壓，頻率，相位等多個物理量實時采集和及時獲得精確結果的需求，片上4通道DSD（Delta-sigma解調器）支持高精度小信號測量，12bit DAC等。豐富的通訊接口支持UART、SPI、IIC、IIS、CAN、ETHERNET、USB、SDMMC，滿足通訊和存儲需求。內部連接矩陣使得各外設之間很方便實現相互關聯觸發。配合32bit ARM cortex M4內核和大容量存儲器（帶Cache），XMC4500在電力電子和傳動等工業應用中有廣闊的前景。