[工程科技]电子系统概论 第二讲功率驱动电路.ppt

第二讲功率驱动电路设计高明煜 一 LED数码管驱动1 动态显示LED有两种显示方式 动态扫描显示 优点成本低 缺点亮度不均匀 静态显示 优点亮度均匀 缺点成本高三极管处开关状态 目前普通发光管的最大驱动电流IF为20mA VF为1 2V 三极管放大倍数取100 为使只有一个发光管工作时 也能进行合理限流 则R1的最大限流值取20mA 故全亮时的驱动电流为2 5mA 静态显示用74LS164 74HC594 595串变并移位寄存器 由于74LS164每路输出端最大灌电流为8mA 故限流电阻可取 二 继电器驱动 用分立元件 可取继电器工作电流50mA 三极管放大倍数100 则 注图中 为续流二极管 用达林顿集成电路驱动 如果一个电子系统中有多个信号继电器需要驱动 则可考虑达林顿驱动集成电路 如用 路输出ULN200 系列 8路达林顿驱动芯片ULN2800系列 采用ULN2003的 路继电器驱动电路 三 功率MOS管驱动电路设计 功率MOS管加驱动电路的主要目的 改善MOS管栅极驱动波形 缩短MOS管开通和关断时间 降低开关损耗实现电平转换完成故障保护实现电气隔离电气隔离又分为 光耦隔离 用于数十kHz以下脉冲变压器隔离 最高可达几MHZ 1 用分立元件驱动 图中VT1 VT6处于开关状态 当PWM4 1 PWM0 0时 电机正转 当PWM4 0 PWM0 1时 电机反转 采用分立元件的优点是成本低 缺点是功耗大 波形上升和下降沿不够陡 解决功耗大的方法可用小功率MOS管2N7000 60V 0 2A N 代替S8050 用NTK3142 20V 0 28A P 代替S8550 改善波形上下沿只能加大MOS管栅极驱动电流 2 低端驱动电路 IR4426 4427 4428 低端驱动集成电路主要用在输入端和输出端可以共地的电路中 如Boost升压电路 单端反激式和单端正激式DC DC变换电路等 IR4427主要技术参数 有单片机控制的IR4427驱动的Boost升压电路如下图所示 图中IC1为单片机 MC9S08SH8 IC2为驱动集成电路 IR4427 元件L D M1 E构成Boost升压电路 3 MOS管高端驱动电路高端驱动集成电路主要用在功率MOS开关管不能直接接地的电路中 如BUCK降压电路等 典型低端集成驱动电路有IR公司的IR2117等 IR2117芯片技术参数 由单片机控制为IR2117驱动的BUCK降压电路如下所示 图中IC1为MC9S08SH8单片机 IC2为高端驱动电路 元件L D M1 E构成BUCK降压电路 4 半桥驱动集成电路半桥集成驱动电路主要用在半桥或全桥变换电路中 典型芯片有IR2110 其内部结构如下图所示 IR2110技术参数 用IR2110构成的半桥逆变电路 控制芯片IC1产生二路逆变脉冲 经IC2驱动放大后 控制MOS管M1和M2交替工作 这样负载RL得到一个其工作频率由控制芯片IC1决定的 其幅值为直流母线电压一半的交流波形 用2片 半桥驱动集成电路的全桥逆变电路 5 智能驱动芯片驱动电路与MOS管合二为一 并具有过流 过热等保护 BTS7960内部结构图 四 直流电机驱动传统小功率直流电机采用线性集成电路如LB298驱动 但功耗较大 目前主要采用开关集成电路 如MC33931等 1 MC33931 2 BD6230系列 3 用普通MOS管加驱动电路 采用2片IR2110的直流电机驱动电路 五 步进电机驱动 用达林顿 驱动步进电机主要技术参数 控制极123456785 4 3 2 1 基于单片机及ULN2003的步进电路驱动电路 采用步进电机专用集成电路 通常应用 VCC 32V IC 1 8A HALFSTEPAMODE0 HMODE1 L PS CLKOUT1AOUT1BOUT2AOUT2B 节拍 1234567812 步进电机的最佳工作频率CLK 2kHZ 功率驱动集成电