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基于电机驱动芯片IR2130的直流无刷电机驱动电路设计_电路_功率

雨夜梧桐 2024-12-14 13:51:29 0

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无刷直流电动机一样平常由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三个部分组成,电子换相电路一样平常由掌握部分和驱动部分组成,而对转子位置的检测一样平常由位置传感器完成。
事情时,掌握器根据位置传感器测得的电机转子位置,有序地触发驱动电路中的各个功率管进行有序换流,以驱动直流电动机迁徙改变。

电机驱动芯片IR2130

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无刷直流电动机的功率驱动电路,采取以IR公司的专用驱动芯片IR2130为中央的6个N沟道的MOS管组成的三相全桥逆变电路,其输入因此功率地为地的PWM 波,送到IR2130 的输入端口,输出掌握N沟道的功率驱动管MOSFET,由此驱动无刷直流电动机。
采取这种驱动办法紧张是,功率驱动芯片IR2130对自举技能形成悬浮的高压侧电源的利用,简化了全体驱动电路的设计,提高了系统的可靠性,而且IR2130 驱动芯片内置去世区电路,并集成了过流保护和欠压保护功能,大大降落了电路设计的繁芜度,进一步提高了系统的可靠性。

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(图片来自网络侵删)

IR2130 驱动芯片的特点

IR2130 是一种高电压、高速率的功率MOSFET和IGBT驱动器,事情电压为10~20 V,分别有3 独立的高端和低端输出通道。
逻辑输入与CMOS或LSTTL输出兼容,最小可以达到2. 5 V 逻辑电压。
外围电路中的参考地运行放大器,通过外部的电流检测电位器来供应全桥电路电流的仿照反馈值,如果超出设定或调度的参考电流值,则IR2130 驱动器的内部电流保护电路就启动关断输出通道,实现电流保护的浸染。
IR2130 驱动器反响高脉冲电流缓冲器的状态,传输延迟和高频放大器相匹配,浮动通道能够用来驱动N沟道功率MOSFET和IGBT,最高电压可达到600V 。

IR2130 芯片可同时掌握6 个大功率管的导通和关断顺序,通过输出HO1~HO3 分别掌握三相全桥驱动电路的上半桥Q1 ,Q3 ,Q5 导通关断,而IR2130 加上输出LO1~LO3 分别掌握三相全桥驱动电路的下半桥Q4 ,Q6 ,Q2 导通关断,从而达到掌握电机转速和正反转的目的。
IR2130 芯片内部有电流比较电路,可以进行电机比较电流的设定。
设定值可以作为软件保护电路的参考值,这样可以使电路能够适用于对不同功率电机的掌握。
IR2130 的范例电路如下图所示。

实际电路设计举例

三相全桥逆变电路选用6个功率MOSFET IRFR48Z 、一片IR2130 和一些电阻电容组成。
其紧张特点为:

1、驱动芯片IR2130 内置了2. 5 μs 的去世区韶光。
防止同一桥臂的高下两个MOSFET 同时导通,使电源电压短路,电源不通过电动机。
这避免了功率驱动电路在硬件系统上电瞬间IR2130 的误输出。

2、功率驱动电路采取上桥臂功率MOSFET管进行PWM 调制的办法掌握。
在调制过程中,自举电容只有在高端器件(上桥臂MOSFET 管) 关断时,VS 的电位被拉到功率地时自举电容才被充电。
因此,同一桥臂上的下桥臂器件开通韶光(上桥臂器件关断韶光) 应足够长,以担保自举电容的电荷被充满,当上桥臂开通时坚持上桥臂有足够的韶光导通。

3、由于功率驱动电路的上桥臂三路高压侧栅极驱动电源是通过自举电容充电来得到的, 因此与IR2130 供电电源连接的二极管,其反向耐压必须大于被驱动的功率MOSFET监工作的峰值母线电压。
为了防止自举电容两端的放电,二极管要选用高频的快规复二极管,功率驱动电路选用FR104,它的最大反向规复韶光为150ns,最大反向耐压400 V。

4、上桥臂高压侧自举电容的容量取决于被驱动的功率MOSFET管开关频率、导通和关断占空比以及栅极充电电流的须要。
为了防止自举电容放电后造成其两端电压低于欠压保护动作的门槛电压值,使得IR2130 关断,电容取值应较大,此功率驱动电路选择10μF 的电解电容。

5、功率驱动芯片IR2130 内部的6 个驱动MOSFET 管(IRFR48Z) ,其输出阻抗较低,导通输出电阻rDS(ON) = 0. 011 Ω ,直接驱动功率MOSFET 器件可能造成器件MOSFET 漏源极之间的振荡。
这样会引起射频滋扰,也有可能造成器件MOSFET 因承受过高的d v/ dt 而被击穿。
因此在功率管的栅极与IR2130 的输出之间串联一个阻值为100Ω的无感电阻。
栅源极间的电阻紧张供应放电回路,使自举电容的电压快速放掉。

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