無(wú)刷直流電動(dòng)機功率驅動(dòng)電路設計

0 引 言
無(wú)刷直流電動(dòng)機是隨著(zhù)電力電子技術(shù)和高性能永磁材料而迅速發(fā)展并得到廣泛應用的新機種。無(wú)刷直流電動(dòng)機不僅保持了傳統直流電動(dòng)機良好的動(dòng)、靜態(tài)調速特性，且結構簡(jiǎn)單，運行可靠，易于控制，維護方便，壽命長(cháng)。它的應用從最初的軍事工業(yè)，向航空航天、醫療、信息、家電以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域迅速發(fā)展。無(wú)刷直流電動(dòng)機已經(jīng)不是專(zhuān)指具有電子換相的直流電機，而是泛指有刷直流電動(dòng)機外部特性的電子換相電機。

1 無(wú)刷直流電機功率驅動(dòng)電路
無(wú)刷直流電動(dòng)機一般由電子換相電路、轉子位置檢測電路和電動(dòng)機本體3部分組成，電子換相電路一般由控制部分和驅動(dòng)部分組成，而對轉子位置的檢測一般用位置傳感器完成。工作時(shí)，控制器根據位置傳感器測得的電機轉子位置有序地觸發(fā)驅動(dòng)電路中的各個(gè)功率管，進(jìn)行有序換流，以驅動(dòng)直流電動(dòng)機。
無(wú)刷直流電動(dòng)機的功率驅動(dòng)電路采用以IR公司的專(zhuān)用驅動(dòng)芯片IR2130為中心的6個(gè)N溝道的MOS-FET管組成的三相全橋逆變電路，其輸入是以功率地為地的PWM波，送到IR2130的輸入端口，輸出控制N溝道的功率驅動(dòng)管MOSFET，由此驅動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機。采用這種驅動(dòng)方式主要是功率驅動(dòng)芯片 IR2130對“自舉”技術(shù)形成懸浮的高壓側電源的巧妙運用，簡(jiǎn)化了整個(gè)驅動(dòng)電路的設計，提高了系統的可靠性，而且IR2130驅動(dòng)芯片內置死區電路，以及過(guò)流保護和欠壓保護等功能，大大降低了電路設計的復雜度，進(jìn)一步提高了系統的可靠性。

2 IR2130驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)
IR2130可用來(lái)驅動(dòng)母線(xiàn)電壓不高于600 V電路中的功率MOS門(mén)器件，其可輸出的最大正向峰值驅動(dòng)電流為250 mA，而反向峰值驅動(dòng)電流為500 mA。由于它內部設計有過(guò)流、過(guò)壓及欠壓保護、封鎖和指示網(wǎng)絡(luò )，可使用戶(hù)方便地用來(lái)保護被驅動(dòng)的MOS門(mén)功率管。加之巧妙地運用內部的自舉技術(shù)使其用于高壓系統，還可對同一橋臂上下2個(gè)功率器件的門(mén)極驅動(dòng)信導產(chǎn)生2μs互鎖延時(shí)時(shí)間。由于它自身工作和電源電壓的范圍較寬(3～20 V)，在它的內部還設計有與被驅動(dòng)的功率器件所通過(guò)的電流成線(xiàn)性關(guān)系的電流放大器，電路設計還保證了內部的3個(gè)通道的高壓側驅動(dòng)器與低壓側驅動(dòng)器可單獨使用，亦可只用其內部的3個(gè)低壓側驅動(dòng)器，并 且輸入信號與TTL及COMS電平兼容。
電機控制的驅動(dòng)器采用IR2130芯片。IR2130是一種高電壓、高速度的功率MOSFET和IGBT、驅動(dòng)器，工作電壓為10～20 V，分別有3個(gè)獨立的高端和低端輸出通道。邏輯輸入與CMOS或LSTTL輸出兼容，最小可以達到2．5 V邏輯電壓。外圍電路中的參考地運行放大器，通過(guò)外部的電流檢測電位器來(lái)提供全橋電路電流的模擬反饋值，如果超出設定或調整的參考電流值，則IR2130 驅動(dòng)器的內部電流保護電路就啟動(dòng)關(guān)斷輸出通道，實(shí)現電流保護的作用。IR2130驅動(dòng)器反映高脈沖電流緩沖器的狀態(tài)，傳輸延遲和高頻放大器相匹配，浮動(dòng)通道能夠用來(lái)驅動(dòng)N溝道功率MOSFET和IGBT，最高電壓可達到600 V。