基于HIP4081的厚膜H橋電機驅動(dòng)電路設計

1 電機運動(dòng)控制及其驅動(dòng)電路
在電機的運動(dòng)控制中，最常見(jiàn)的是電機的雙向轉動(dòng)和調速，流經(jīng)電機繞組的電流大小和方向要受控。
圖1，圖2是由4個(gè)N溝道MOs管(M1～M4)和一個(gè)電機(M)組成的H橋。在圖1中，當M1和M4導通時(shí)，電流從電源正極經(jīng)M1從左至右穿過(guò)電機，然后再經(jīng)M4回到電源負極，電機沿順時(shí)針轉動(dòng)。在圖2中，當M3和M2導通時(shí)，電流從右至左流過(guò)電機，電機沿逆時(shí)針轉動(dòng)。因此，通過(guò)調整MOS管的導通與截止時(shí)序可以控制電機的轉向，通過(guò)調整流經(jīng)電機電流的大小可以控制電機的轉速。

在此介紹一款基于HIP4081設計的厚膜H橋電機驅動(dòng)電路，用于某炮瞄系統。電路內部集成了CMOS控制電路和由MOS管組成的H橋，它能為負載提供5 A的連續電流。該電路能在60 V的供電電源范圍內安全工作，用戶(hù)只需提供與TTL電平兼容的PWM信號就可進(jìn)行4象限模式的幅值和方向同時(shí)控制，而且與數字控制器的接口非常簡(jiǎn)單。其內部電路可提供適當的死區時(shí)間間隔以保護H橋的4個(gè)N溝道場(chǎng)效應管，效率可達97％。提供有與TTL兼容的使能管腳來(lái)關(guān)斷4個(gè)場(chǎng)效應管。

2 HIP4081內部結構及技術(shù)特點(diǎn)
HIP4081是intersil公司推出的一款專(zhuān)門(mén)用于控制H橋的高頻全橋驅動(dòng)芯片。采用閂鎖抗干擾CMOS制造工藝，具有獨立的低端和高端輸入通道，分別獨立驅動(dòng)4個(gè)N溝道MoS管；輸出峰值電流為2 A；芯片內部具有電荷泵和死區時(shí)間設置；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達95 V，邏輯電源電壓范圍6～15 V，工作頻率高，可達1 MHz；具有能控制所有輸入的禁止端，可方便地與外接元件形成保護電路。圖3給出HIP4081的引腳排列定義，圖4顯示了1／2HIP4081(A邊)的內部功能框圖。主要組成部分有：邏輯輸入、使能、電荷泵、電平平移及死區時(shí)間設置等。

3 HIP4081引腳排列
在圖4中，Au，AHl分別是A邊的低邊輸入和高邊輸入；ALO，AHO分別是A邊的低邊輸出和高邊輸出，DIS是使能輸入；在另一半(B邊)的內部功能圖中，BLI、BHl分別是B邊的低邊輸入和高邊輸入；BL0，BH0分別是B邊的低邊輸出和高邊輸出。他們之間的邏輯關(guān)系如表1所示。

3 電路實(shí)現基本原理
電路原理框如圖5所示。

在圖5中，VCC為內部邏輯電路和MOS管上臂和下臂驅動(dòng)器的低壓電源；Vs為H橋供電電源，MOS管從這個(gè)電源端獲得輸出電流，該腳電壓范圍為Vcc～+80 V；V01，為半橋的輸出腳1，當PwM輸入ALI為高，BLI為低時(shí)，該腳輸出為Vs；Vo2為半橋的輸出腳2，當PwM輸入ALI為低，BLl為高時(shí)，該腳輸出為Vs；SENSE為2個(gè)半橋下臂的共同聯(lián)接點(diǎn)，可連接一個(gè)到Vs地的檢測電阻以檢測電流，該腳也可以直接連到Vs的地。GND為輸入邏輯和Vcc的地；PWM輸人為用于輸入與TTL兼容的PwM信號，占空比在O％～100％之間；DIS為用于關(guān)斷4個(gè)MOS管，該腳為1時(shí)為關(guān)斷，為0時(shí)使能。