基于IR2136的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

1．2．2 功率驅(qū)動(dòng)電路
在電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路中，三相逆變橋電路有6個(gè)功率開關(guān)器件，若每個(gè)功率開關(guān)器件都采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，則需要6個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，增加了電路的復(fù)雜性，可靠性下降。
IR2136是功率MOSFET和IGBT專用柵極集成驅(qū)動(dòng)電路，它可以驅(qū)動(dòng)工作在母線電壓高達(dá)600 V的功率開關(guān)器件。它帶有3個(gè)獨(dú)立的高壓側(cè)和低壓側(cè)輸出通道，其內(nèi)部采用自舉技術(shù)，僅需要一個(gè)直流電源，就可輸出6路功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖，僅需要一個(gè)直流電源，使其實(shí)現(xiàn)了對(duì)功率MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。而且IR2136驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)置死區(qū)電路，以及過流保護(hù)和欠壓保護(hù)等功能。IR2136的控制邏輯輸入和CMOS、LSTTL電平兼容，同時(shí)輸入帶有噪聲濾波器，使之有很好的噪聲抑制能力。

IR2136驅(qū)動(dòng)一個(gè)半橋的電路如圖4所示。其中，C1、VD分別為自舉電容和二極管，Rg為柵極串聯(lián)電阻。自舉電容C1用來給高壓側(cè)的MOSFET提供懸浮電源。一個(gè)半橋的高壓側(cè)管在導(dǎo)通前需要先對(duì)自舉電容C1充電，當(dāng)C1兩端電壓超過閾值電壓MOSFET的柵極開啟電壓，高壓側(cè)MOSFET導(dǎo)通。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，自舉電容必須能夠提供功率管導(dǎo)通時(shí)所需要的柵極電荷。自舉電容的最小設(shè)計(jì)要求一最小電荷要求為：

其中Qg為功率管充分導(dǎo)通時(shí)所需要的柵極電荷，Voc為懸浮電源絕對(duì)電壓，Vf自舉二極管的正向壓降，Vl為低壓側(cè)功率管的壓降。這里Qg=234 nC，Voc=15 V，Vf=1．3 V，Vl=0．7 V，C=1．08μF。這里選擇C=1μF。
自舉二極管用于開關(guān)二極管的充放電過程。當(dāng)高端IRFP260N管開啟時(shí)，自舉二極管必須承受著和IRFP260N漏極相同的電壓，所以二極管的反向承受電壓要大于母線電壓。充放電恢復(fù)時(shí)間極短，應(yīng)選用快恢復(fù)二極管，以減少自舉電容向電源的回饋電荷。這里選用快恢復(fù)二極管FR107作為自舉二極管。FR107的反向恢復(fù)時(shí)間小于500 ns，反向工作峰值電壓1 000 V，正向峰值壓降小于1．3 V，常溫反向電流小于5μA，高溫反向峰值電流小于100μA。

采用IR2136驅(qū)動(dòng)三相逆變橋的六個(gè)功率MOSFET的電路原理圖如圖5所示。IR2136內(nèi)置了400 ns的死區(qū)時(shí)間，防止同一橋臂的上下2個(gè)MOSF ET管同時(shí)導(dǎo)通。