某光電裝備電機驅動(dòng)電路失效分析

摘要：驅動(dòng)電路的性能很大程度上影響整個(gè)系統的工作性能。驅動(dòng)電路的設計中主要考慮功能和性能等方面的因素。本文首先介紹了某平臺的電機驅動(dòng)電路，然后就實(shí)際工作及實(shí)驗中驅動(dòng)電路出現的失效信息作以分析，對問(wèn)題進(jìn)行總結：導致樣品失效原因是由于電機產(chǎn)生的反電動(dòng)勢使功率模塊內部的三極管芯片產(chǎn)生表面擊穿，致使電源與地短路，產(chǎn)生大電流導致功率模塊與繼電器以及三極管燒毀。最后并提出了解決方案。
關(guān)鍵詞：驅動(dòng)電路；失效分析；H橋；PWM

驅動(dòng)電路的性能很大程度上影響整個(gè)系統的工作性能。驅動(dòng)電路的設計中主要考慮功能和性能等方面的因素，例如電機是單向還是雙向轉動(dòng)、需不需要調速等等。對于單向的電機驅動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應管或繼電器直接帶動(dòng)電機即可，當電機需要雙向轉動(dòng)時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可：但如果需要調速，可以使用三極管，場(chǎng)效應管等開(kāi)關(guān)元件實(shí)現PWM(脈沖寬度調制)調速。
我某平臺的驅動(dòng)電路為雙極性驅動(dòng)方式，利用H橋驅動(dòng)電路和PWM控制實(shí)現對直流電動(dòng)機正反兩個(gè)方向的調速控制和伺服控制。由于H橋驅動(dòng)電路和PWM調速的電機驅動(dòng)電路存在共態(tài)導通、反向制動(dòng)電流過(guò)大等一些問(wèn)題，在實(shí)際工作和實(shí)驗中，會(huì )遇到驅動(dòng)電路失效問(wèn)題。下面，就幾種經(jīng)常出現的失效現象對驅動(dòng)電路作以失效性分析。

1 某平臺的電機驅動(dòng)電路
1．1 功率驅動(dòng)電路部分
控制信號經(jīng)過(guò)比較器產(chǎn)生方波，經(jīng)過(guò)如圖1所示電路輸出(H1～H4)到功率模塊。通過(guò)計算機控制繼電器的吸合，為功率模塊供電，功率模塊輸出控制信號到機構。

1．2 功率模塊部分
該設備功率模塊采用東芝某型號功率模塊，模塊內部電路構成是典型的“H橋驅動(dòng)電路”。電路得名于“H橋驅動(dòng)電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠。
如圖2所示，H橋式電機驅動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機。要使電機運轉，必須導通對角線(xiàn)上的一對三極管。根據不同三極管對的導通情況，電流可能會(huì )從左至右或從右至左流過(guò)電機，從而控制電機的轉向。