基于IR21844的電機驅動(dòng)控制系統
顯然每個(gè)周期T1開(kāi)關(guān)一次,C2就通過(guò)T2開(kāi)關(guān)充電一次,因此自舉電容C2的充電還與輸入信號IN的PWM脈沖頻率和脈沖寬度有關(guān)。當PWM工作頻率過(guò)低時(shí),若T1導通脈寬較窄,自舉電壓8.3 V容易滿(mǎn)足;反之,無(wú)法實(shí)現自舉。因此,要合理設置PWM開(kāi)關(guān)頻率和占空比調節范圍,C2的容量選擇考慮如下幾點(diǎn):
①PWM開(kāi)關(guān)頻率高,C2應選小電容。
②盡量使自舉上電回路不經(jīng)大阻抗負載,否則應為C2充電提供快速充電通路。
③對于占空比調節較大的場(chǎng)合,特別是在高占空比時(shí),T2導通時(shí)間較短,C2應選小電容。否則,在有限時(shí)間內無(wú)法達到自舉電壓。
④C2的選擇應綜合考慮PWM變化的各種情況,監測H()、VS腳波形進(jìn)行調試是最好的方法。
根據表1,VB高于VS電壓的最大值為20 V,為了避免VB過(guò)電壓損壞IR21844,電路中增加了穩壓二極管D1。電路中D2的功能是防止T1導通時(shí)高電壓串入VCC端損壞該芯片,因此其耐壓值必須高于總線(xiàn)峰值電壓,故采用功耗小的快恢復二極管。與VCC端相連的電容C3是去耦電容,用于補償電源線(xiàn)的電感。
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3 場(chǎng)效應管驅動(dòng)電路的改進(jìn)
如圖2所示,典型應用電路是由IR21844驅動(dòng)2個(gè)N溝道MOSFET管或IGBT組成的半橋驅動(dòng)電路。固定的柵極參考輸出通道(L0)用于下端連接的功率場(chǎng)效應管T2,浮動(dòng)的柵極輸出通道(HO)用于上端連接的功率場(chǎng)效應管T1。
以驅動(dòng)N溝道MOSFET管為例來(lái)介紹。功率MOS―FET是電壓型驅動(dòng)器件,沒(méi)有少數載流子的存儲效應,輸入阻抗高,因而開(kāi)關(guān)速度可以很高,驅動(dòng)功率小,電路簡(jiǎn)單。但功率MOSFET的極間電容較大,其等效電路如圖4所示。
輸入電容Ciss、輸出電容Coss和反饋電容Crss與極間電容的關(guān)系可表示為:
IR21844不能產(chǎn)生負偏壓,如果用于驅動(dòng)橋式電路,由于極間電容的存在,在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)刻,柵漏極間的電容CGD有充放電電流,容易在柵極上產(chǎn)生干擾。針對這一不足,可以在柵極限流電阻(R1和R2)上分別反并聯(lián)一個(gè)二極管(D3和D4)來(lái)解決,該二極管可以加快極間電容上的電荷的放電速度。
功率器件的柵源極的驅動(dòng)電壓一般為CM()S電平(5~20 V),因此要在柵極增加保護電路。電路中穩壓二極管D5、D6限制了所加柵極電壓,電阻R1、R2進(jìn)行分壓,同時(shí)也降低了柵極電壓。
功率器件T1、T2在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生浪涌電壓,這些浪涌電壓會(huì )損壞元件,所以電路中采用穩壓二極管D5、D6鉗位浪涌電壓。
4 擴展與總結
以上介紹的是IR21844用于驅動(dòng)單相電路時(shí)的用法和注意事項,同樣,該芯片完全可以用于驅動(dòng)兩相、三相或者多相電路??蓪⒃撾娐愤M(jìn)行復制,當然一些參數的確定還需要按照本文的分析和具體的實(shí)際情況而定。
由于該芯片只有一路輸入,兩路互補輸出,非常適合用于驅動(dòng)橋式電路;并且它的死區時(shí)間可以靈活調節,輸出鎖定端可以靈活用于電流的閉環(huán)控制,給控制的沒(méi)計帶來(lái)了很大的方便,因此在中小型功率領(lǐng)域應用比較廣泛。
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