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基于IR21844的电机驱动控制系统
来源:本站整理  作者:佚名  2009-01-08 10:32:52



图2中,C2为自举电容。在T2导通、T1关断期间,VCC经D1、C1、负载、T2给C1充电,以确保当T2关断、T1导通时,T1管的栅极靠Cl上足够的储能来驱动。这就是高端的自举供电。若负载阻抗较大,C2经负载降压充电较慢,使得T2关断、T1导通,C2上的电压仍充电不到自举电压8.3 V以上,那么输出驱动信号会因欠压被片内逻辑封锁,T1就无法正常工作。为此,C2的选择就显得很重要,一般用1个大电容和1个小电容并联使用,在频率为20 kHz左右的工作状态下,选用1.0μF和0.1μF电容并联。并联高频小电容用来吸收高频毛刺干扰电压。驱动大容量的IGBT时,在工作频率较低的情况下,要注意自举电容电压稳定性问题,上管的驱动波形峰顶如果出现下降的现象,则要选取大的电容。
    显然每个周期T1开关一次,C2就通过T2开关充电一次,因此自举电容C2的充电还与输入信号IN的PWM脉冲频率和脉冲宽度有关。当PWM工作频率过低时,若T1导通脉宽较窄,自举电压8.3 V容易满足;反之,无法实现自举。因此,要合理设置PWM开关频率和占空比调节范围,C2的容量选择考虑如下几点:
    ①PWM开关频率高,C2应选小电容。
    ②尽量使自举上电回路不经大阻抗负载,否则应为C2充电提供快速充电通路。
    ③对于占空比调节较大的场合,特别是在高占空比时,T2导通时间较短,C2应选小电容。否则,在有限时间内无法达到自举电压。
    ④C2的选择应综合考虑PWM变化的各种情况,监测H()、VS脚波形进行调试是最好的方法。
    根据表1,VB高于VS电压的最大值为20 V,为了避免VB过电压损坏IR21844,电路中增加了稳压二极管D1。电路中D2的功能是防止T1导通时高电压串入VCC端损坏该芯片,因此其耐压值必须高于总线峰值电压,故采用功耗小的快恢复二极管。与VCC端相连的电容C3是去耦电容,用于补偿电源线的电感。

3 场效应管驱动电路的改进
   
如图2所示,典型应用电路是由IR21844驱动2个N沟道MOSFET管或IGBT组成的半桥驱动电路。固定的栅极参考输出通道(L0)用于下端连接的功率场效应管T2,浮动的栅极输出通道(HO)用于上端连接的功率场效应管T1。
    以驱动N沟道MOSFET管为例来介绍。功率MOS—FET是电压型驱动器件,没有少数载流子的存储效应,输入阻抗高,因而开关速度可以很高,驱动功率小,电路简单。但功率MOSFET的极间电容较大,其等效电路如图4所示。

    输入电容Ciss、输出电容Coss和反馈电容Crss与极间电容的关系可表示为:

    
    IR21844不能产生负偏压,如果用于驱动桥式电路,由于极间电容的存在,在开通和关断时刻,栅漏极间的电容CGD有充放电电流,容易在栅极上产生干扰。针对这一不足,可以在栅极限流电阻(R1和R2)上分别反并联一个二极管(D3和D4)来解决,该二极管可以加快极间电容上的电荷的放电速度。
    功率器件的栅源极的驱动电压一般为CM()S电平(5~20 V),因此要在栅极增加保护电路。电路中稳压二极管D5、D6限制了所加栅极电压,电阻R1、R2进行分压,同时也降低了栅极电压。
    功率器件T1、T2在开关过程中会产生浪涌电压,这些浪涌电压会损坏元件,所以电路中采用稳压二极管D5、D6钳位浪涌电压。


4 扩展与总结
   
以上介绍的是IR21844用于驱动单相电路时的用法和注意事项,同样,该芯片完全可以用于驱动两相、三相或者多相电路。可将该电路进行复制,当然一些参数的确定还需要按照本文的分析和具体的实际情况而定。
    由于该芯片只有一路输入,两路互补输出,非常适合用于驱动桥式电路;并且它的死区时间可以灵活调节,输出锁定端可以灵活用于电流的闭环控制,给控制的没计带来了很大的方便,因此在中小型功率领域应用比较广泛。

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