目前,可逆H全橋PWM直流電機(jī)控制系統(tǒng)主要采用功率MOSFET、IGBT管作為開關(guān)管,而開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路通常采用集成驅(qū)動(dòng)電路,將微機(jī)的PWM控制信號轉(zhuǎn)換成同步高壓驅(qū)動(dòng)信號。IR2110芯片是一種H半橋(獨(dú)立一橋臂雙通道)、柵極驅(qū)動(dòng)、高壓、高速單片式專用功率器件集成驅(qū)動(dòng)電路,2片IR2110就能構(gòu)成H全橋功率MOS-FET管可逆PWM他勵(lì)直流控制系統(tǒng)主控回路。IR2110芯片高端懸浮通道采用外部自舉電容產(chǎn)生懸浮電壓源VBS,與低端通道共用一個(gè)外接驅(qū)動(dòng)電源VCC,兼有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點(diǎn),配置所有高壓引腳在芯片一側(cè)、獨(dú)立的邏輯地和功率地,使芯片結(jié)構(gòu)緊固可靠。
1、IR2110H橋典型驅(qū)動(dòng)電路
基于2片IR2110的H橋4片MOSFET管直流電機(jī)典型驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。當(dāng)VT1、VT4導(dǎo)通時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)VT2、VT3導(dǎo)通時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn);當(dāng)VT2、VT4導(dǎo)通時(shí),電機(jī)兩極與地短接,電機(jī)剎車能耗制動(dòng)。
圖1 ?基于IR2110的H橋直流電機(jī)典型驅(qū)動(dòng)電路
C24,C30是自舉電容,D4,D12是自舉快恢復(fù)二極管,防止VT1、VT3導(dǎo)通時(shí)高電壓串入VCC端損壞該芯片。C27、C31是功率電源VCC的濾波電容,C100、C103是邏輯電源VDD的濾波電容。R172,R181是自舉電容C24,C30充電回路的限流自舉電阻,防止電容過充、VS出現(xiàn)低于地電位的情況發(fā)生。
電阻R13,R23,R31,R37是IR2110輸出通道到MOSFET管柵極間的限流電阻,取值為幾十Ω,防止柵極電流DI/DT過大損壞MOSFET管。C23,C26,C29,C32是濾波電容,與電阻R13,R23,R31,R37組成RC低通濾波電路,對IR2110輸出信號進(jìn)行低通濾波。
功率場效應(yīng)管IRF3205的柵-源極電壓容限為±20V,而IR2110內(nèi)部沒有連接于柵極的限壓元件,MOSFET漏極產(chǎn)生的浪涌電壓會通過漏柵極之間的米勒電容耦合到柵極上擊穿柵極的氧化層,所以在MOS管柵-源極之間加分壓電阻和穩(wěn)壓二極管來箝位柵-源極電壓,同時(shí)保護(hù)IR2110不被MOS管短路高壓竄入損壞。穩(wěn)壓二極管D6,D10,D14,D18穩(wěn)壓在18V左右,電阻R14,R24,R35、R35對IR2110輸出信號分壓,有效降低柵極電壓。
D5,D8,D13,D16是在IR2110發(fā)出關(guān)斷信號時(shí),給功率場效應(yīng)管從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)提供一個(gè)快速釋放電荷通道的快恢復(fù)二極管。由于IR2110的導(dǎo)通傳播延時(shí)典型值為120nS,關(guān)斷傳播延時(shí)典型值為94nS,僅僅相差26nS,快恢復(fù)二極管可進(jìn)一步加快功率MOSFET的關(guān)斷時(shí)間有利于增強(qiáng)橋臂開關(guān)管先關(guān)斷后導(dǎo)通死區(qū)周期,防止同一臂上下兩個(gè)功率場效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通短路燒毀。電阻R173,R174,R182,R183用于限制功率場效應(yīng)管釋放電流,防止大電流損壞IR2110[8],取值為幾Ω。D82,D83,D88,D89是用來鉗位功率MOS-FET管開關(guān)過程中漏源極浪涌電壓的穩(wěn)壓二極管。
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