较大功率直流电机驱动电路的设计方案

较大功率直流电机驱动电路的设计方案较大功率直流电机驱动电路的设计方案1引言求，因此在工业掌握领域，直流电机得到了广泛的应用。很多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电较大功率直流电机驱动电路设计中可能消灭的各种问题,有针对性设计和实现了一款基于25D60—24A的直流电机驱动电路.该电路驱动功率大，抗干扰力量强,具有广泛的应用前景.H桥功率驱动电路的设计在直流电机中，可以承受GTR集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不行逆变速掌握，其电流不能反向，无制动力量，也不能反向驱动,电掌握，H桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行,有效实现电机的正、反转掌握.而电机速度的掌握主要有三种，调整电枢电压、减弱速，减弱磁通虽然能实现平滑调速,但这种方法的调速范围不大,一般都是协作变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(PulseWidthModulation〕信号占空比的调整转变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。H桥驱动原理要掌握电机的正反转，需要给电机供给正反向电压，这就需要四路开关去掌握电机两个输入端的电压S1S4闭合时,电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2和S3旋转，H1所示。1H桥驱动原理电路图开关器件的选择及H桥电路设计常用的电子开关器件有继电器，三极管，MOS管，IGBT等。一般继电器属机械器大。但继电器可以把掌握局部与被掌握局部分开,实现由小信号掌握大信号,高压掌握中IB，集电极电流为IC,三极管的放大系数为β,假设，IB*β〉=IC使三极管处于开关状态,IB=IC/β三极管输出端电流比较大，对三极管驱动端的要求也比较高.MOS管属于电压驱动型器NMOS来说，只要栅极电压高于源极电压即可实现NMOS的饱和导通,MOS管开MOS高.同时MOS端可以做到很大的电流输出，因此一般用于需要大电流的场所.IGBT则是结合了三极管和MOS200V以上的状况。3.8A,24V，51系列单30mAMOSHMOSNMOSPMOSNMOS导通要求栅极电压大于源极电压(10V-15V)，而PMOS〔10V-15V〕承受24V单电源供电，承受NMOS管的通断掌握的接线如图2所示,只要G极电压在10-15V的范围内，NMOS即可饱和导通,G0时，NMOS管关断。2NMOS接线图PMOS3所示，GVCC时PMOS3PMOS接线图10V15V时，要使PMOSGVCC—15V.PMOS的导通与关断，是在电源电压VCCVCC-15VVCC23可知:NMOSPMOSNMOSPMOS,1中的开关，就可以组成由MOS管组成的H4所示。4PMOSNMOS管构成的H桥Q1Q4导通，电机沿一个方向旋转,Q2Q3导通电机沿另一个方向旋转。在本24V,24V，则要掌握H桥的上管〔PMOS〕导通24V—15V=9V和24V(NMOS15V0V工艺做出的PMOSNMOS的工作电流小，PMOSPMOSNMOS做上H桥的时候仅承受NMOS作为功率开关器件。用NMOS搭建出的H5所示：5NMOS管构成的H桥5NMOS管组成的H桥中，首先分析由Q1和Q4Q1Q4关断时,A点的电位处于“悬浮“状态〔不确定电位为多少〕〔Q2Q3也关断〕.在翻开Q4之前，先翻开Q1Q1G15V的电压，由于A点“悬浮“状态，则A点可以是任何电平，这样可能导致Q1翻开失败;在翻开Q4之后，尝试翻开Q1Q1A点为低电Q1G15V电压，Q1Q1饱和导通，A点的电公平于电源24V)，此时Q1的G极电压小于Q1的SQ1关断，Q1Q2Q3的状况与Q1和Q4相像。要翻开由NMOS构成的H桥的上管，必需ASNMOSS极一般接地，被称为”浮地“.要使上管NMOS翻开，必需使上管的G10-15V的电压差,这就需要承受升压电路。2。3H桥掌握器H桥的驱动中,除了考虑上管的升压电路外，还要考虑到在H5中的Q1和Q3〕不能同时导通。假设上管和下管同时导通,相当于从电源到地短路，可能会烧毁MOSMOS的发热。在功率掌握中一般承受在两次状态转变中插入“死区“的方法来防止瞬时的短路。在选择H桥掌握器的时候最好满足上述两种规律条件,又用足够大的驱动电流来驱动NMOS。本系统中承受IR2103作为NMOS掌握器IR2103IR2103内部集成死区升成器，可以在每次状态转换时插入“死区“，同时可以保证上、下两管的状态相反。IR2103和NMOS组成H66IR2103和NMOS管构成的H桥半桥电路由IR2103。要求增加MGT的门电压，2.用于高端驱动电路的IQBS–静态电流，3.电平转换器的内部电流，4。MGT-栅-源正向漏电流，5。自举电容漏电流。其中因素5仅与自举电容是电解电容时有关，〔1〕计算得到：QgFETf频率ICbs(leak)Iqbs(max〕=最大VBS静态电流，VCCVf降，VLS=低端FET或者负载上的压降，VMin=VBVS之间的最小电压，Qls=每个周期的电平转换所需要的电荷(对于500V/600VMGD来说,通常为5nC,而1200VMGD为20nC。图中D1为自举二极管，C4为自举电容。并不是电容的值越大就越好，电容的取值IR2103的工作频率亲热相关，电容取值越大工作频率越低。电容的漏电流对系统的性能有很大影响。自举二极管要承受系统全部的电压,自举二极管的前向压降也影响着自举电容的选择，同时自举二极管的开关速度也直接影响系统的工作频率，一般选用超快恢复二极管。由示波器获得自举电路升压波形如以下图7所示：7自举电路升压波形图中B局部为自举升压后VB端的电压，图中AVS端产生负电压,从而使电容过充。要减弱电0.47uF以上的自举电容，同时可以在地与VS端参加续流二极管。如以下图所示：8IR2103中参加续流二极管电路。图中D2VS1N4148作为续流二极管。由于驱动器MOSFETIC和FET内部的寄生电感，在开启时会在MOSFETMOSFET的开关损耗,同时EMC方面不好掌握。在MOSFET的栅极和驱动IC的输出之间串联一个电〔如9B所示〕MOSFET的开关速度，削减栅极消灭的振铃现象,减小EMI,也可以对栅极电容充放电起限流作用。该电阻的引入减慢了MOS管的开关速度,但却能削减EMI,使栅极稳定。9消退振铃电路。MOS管的关断时间要比开启时间慢(开启充电，关断放电),因此就要转变MOS管的关断速度，可以在栅极电阻上反向并联一个二极管(如图9中A所示),当MOS管关断时,二VSVS端串入一个适宜的电阻,可以在产生负电压时起到限流作用，针对负载电机为感件，在H桥的输出端并一个小电容,并在局部供电局部加一个去藕电容格外必要。其电路如以下图所示：10限流去耦电路。图中C7100uFC6电容式自举电路，电容在工作的过程中会自行放电，所以PWM100％但100％.但这不影响电机的正常工作，由于电机本身固有的特性，电机有一个较小的饱和区，即或占空比增大，其转速也不会有明显的变化。因此上述电路完全满足工作的需要.硬件测试为了对驱动器25D60-24V的直流电机进展闭环掌握掌握,电机的60W2800rpm24V,3.8A2910rpm,44rpm，堵转时无明显发热现象.为了测试电8小时以上，电路的发热较小;为了测试电路的抗冲击，抗干扰力量，系统在开与关之间连续进展屡次切换，电路工作没有消灭任何故障;另外系统在突然增加负