基于IR21844的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
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電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，使其驅(qū)動(dòng)控制的研究也越來越成為人們研究的熱點(diǎn)。隨著功率VMOS器件以及絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件的廣泛運(yùn)用，更多場(chǎng)合使用VMOS器件或IGBT器件組成橋式電路，例如開關(guān)電源半橋變換器或全橋變換器、直流無刷電機(jī)的橋式驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器的逆變電路。IR(Inter―national Rectifier)公司提供了多種橋式驅(qū)動(dòng)集成電路芯片，本文介紹了IR21844功率驅(qū)動(dòng)集成芯片在直流無刷電機(jī)的橋式驅(qū)動(dòng)電路中的應(yīng)用。該芯片是一種雙通道、柵極驅(qū)動(dòng)、高壓高速功率器件的單片式集成驅(qū)動(dòng)模塊，在芯片中采用了高度集成的電平轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了邏輯電路對(duì)功率器件的控制要求，同時(shí)提高了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性。尤其是上管采用外部自舉電容上電，使得驅(qū)動(dòng)電源數(shù)目較其他IC驅(qū)動(dòng)大大減少。對(duì)于典型的6管構(gòu)成的三相橋式逆變器，采用3片IR21844驅(qū)動(dòng)3個(gè)橋臂，僅需1路10～20 V電源。這樣，在工程上大大減少了控制變壓器的體積和電源數(shù)目，降低了產(chǎn)品成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
1 IR21844主要特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)
IR21844集成驅(qū)動(dòng)芯片與目前應(yīng)用的集成驅(qū)動(dòng)芯片相比，具有以下特點(diǎn)：
◆該芯片為標(biāo)準(zhǔn)14引腳單片式結(jié)構(gòu)，圖1為其引腳
分布圖；
◆設(shè)有懸浮截獲電源可自舉運(yùn)行，其高端工作電壓最高達(dá)600 V，抗du／dt干擾能力為50 V／ns，15 V時(shí)靜態(tài)功耗為1．6 W；
◆輸出柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍較寬，為10～20 V；
◆IR21844采用CMOS工藝制作，邏輯電路和功率電路共用一個(gè)電源，電壓范圍為10～20 V，適應(yīng)TTL或CMOS邏輯信號(hào)輸入；
◆采用CMOS施密特觸發(fā)輸入，以提高電路抗干擾能力；
◆具有獨(dú)立的高端和低端2個(gè)輸出通道，兩路通道均帶有滯后欠壓鎖定功能；
◆容許邏輯電路參考地(VSS)與功率電路參考地(COM)之間有一5～+5 V的偏移量；
◆死區(qū)時(shí)間可調(diào)。
圖1中，引腳1(IN)是邏輯輸入控制端；引腳6和12是2路獨(dú)立的輸出，分別是L0(低端輸出)和H0(高端輸出)；引腳7和13分別是VCC(低端電源電壓)和VB(高端浮置電源電壓)；引腳5(COM)是低端電源公共端；引腳11和3分別是VS(高端浮置電源公共端)和VSS(邏輯電路接地端)；引腳2(SD)是輸出關(guān)閉控制端；引腳4(DT)是可調(diào)的死區(qū)時(shí)間輸入端。
其推薦典型工作參數(shù)如表1所列，動(dòng)態(tài)傳輸延遲時(shí)間參數(shù)如表2所列。
2 典型應(yīng)用電路
圖2為IR21844的典型應(yīng)用電路。Vcc接電源端，為邏輯部件和功率器件供電；IN端接輸入控制信號(hào)，一般接PWM信號(hào)；輸出端HO和LO的波形分別與IN端輸入波形邏輯相同和相反，幅值有一定的放大(10～20 V)，輸入／輸出時(shí)序圖如圖3所示；SD端接低電平時(shí)，H0和LO正常輸出，接高電平時(shí)，2個(gè)輸出端被封鎖；DT為死區(qū)時(shí)間調(diào)整端，因?yàn)闃蚴诫娐吠粯蚵返纳舷鹿懿荒芡瑫r(shí)導(dǎo)通，否則會(huì)造成管子短路，因此需要一個(gè)死區(qū)時(shí)間。由于H0和LO的輸出邏輯相反，所以從邏輯上來說，不會(huì)造成直通，但是在換向的瞬間仍有可能造成直通?？稍贒T端外接一個(gè)電阻Rdt，通過調(diào)整該電阻的阻值就可以調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間；同時(shí)，開通延時(shí)時(shí)間為680 ns，大于關(guān)斷延時(shí)時(shí)間的270 ns，從而避免橋路的直通，死區(qū)時(shí)間典型值為5μs(如表2所列)。
評(píng)論