资源描述：
《基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计随着电力电子技术和高性能永磁材料的发展，无刷直流电机的应用在航空航天、医疗、家电及白动化领域获得了迅猛的发展。无刷电机驱动电路是数字控制电路和无刷直流电机联系的纽带，它采用功率电子开关和崔尔位置传感器代替有刷电机中的电刷和换相器，接收來自数字电路的控制信号，将电流分配给无刷电机定子上的U、V、W三相绕组。相对于数字控制部分，驱动电路超电机控制系统屮的薄弱环节。因此，电机功率驱动模块电路性能的好坏将直接关系到系统的整体性能和可靠性。以IR公司的专用驱动功率芯片IR
2、2136为中心，采用MOSFET作为功率开关器件，完成了三相全桥逆变电路的设计，选用的MOSFET管为RFP260N。驱动电路接收电机输出的代表转子位置的3个霍尔信号HA、HB、HC,并接收经过隔离处理过的PWM波和控制电机转向的方向信号DIR,经过纽合逻辑运算，输出按一尬次序控制6个功率MOSFET导通与关断的信号。在MOSFET的应用中，驱动、保护这两个问题必须全面考虑。文中详细介绍了功率驱动电路中驱动部分和保护部分的设计，并在分析计算的基础上对电路的关键参数进行了选择。1功率驱动电路采用的驱动电路原
3、理框图如图1所示，共包括4个部分：信号隔离部分、驱动部分、三相逆变桥部分及过流保护部分。1信号隔离部分电机控制信号PWM和DIR产生电路为数字电路，工作频率比较高，工作电压及电流都比佼低。而功率驱动模块的电压和电流比鮫大，如果驱动模块的高压大电流串入前端控制数字电路，将会对数字控制电路造成干扰。为了保证DSP可靠工作，必须实现弱信号的DSP®件系统与大电流的功率放人电路Z间进行隔离与匹配。本设计中采用集成光耦HCPL2231模块，外用电路如图2所示，该模块由两通道独立光耦组成。光耦隔离实现了单方向传递信号
4、，寄生反馈极小，传输信号带宽为6MHz,完全可以满足需要传输的PWM和DIR信号带宽要求。通过信号隔离，避免DSP的运行受到功率放大电路的干扰，提高了整个控制系统的可靠性。另外，通过光耦将隔离后的PWM和D【R信号提高至15V,从而提高了控制信号抗干扰毛刺的能力。1.2驱动部分驱动部分由组合逻辑电路和功率驱动电路纽成。1.2.1组合逻辑电路根据控制信号PWM和DIR方向信号，结合电机霍尔位置信号HA、HB、HC,以及过流信号OC,输出控制6个功率管开通与关断的控制信号。由丁-IR2136的高端桥愕和低端桥
5、臂的控制信号为低电平冇效，根据无刷电机换相逻辑真值衣，生成逆变桥的6个功率管控制信号的逻辑关系如下：根据上述逻辑关系，逻辑综合电路采用选用集成门电路实现，电路如图3所示。1.2.2功率驱动电路在电机功率驱动电路中，三相逆变桥电路有6个功率开关器件，若毎个功率开关器件都采用独立的驱动电路驱动，则需耍6个驱动电路，增加了电路的复杂性，可靠性下降。IR2136是功率MOSFET和IGBT专用栅极集成驱动电路，它可以驱动工作在母线电压高达600V的功率开关器件。它带有3个独立的高压侧和低压侧输出通道，其内部采用自
6、举技术，仅需要一个直流电源，就可输岀6路功率开关器件的驱动脉冲，仅需要一个直流电源，使英实现了对功率MOSFET和1GBT的最优驱动，简化了整个驱动电路的设计。而且IR2136驱动芯片内置死区电路，以及过流保护和欠压保护等功能。IR2136的控制逻辑输入和CMOS、LSTTL电平兼容，同时输入带有噪声滤波器，使之有很好的噪声抑制能力。IR2136驱动一个半桥的电路如图4所示。其中，Cl、VD分别为口举电容和二极管，Rg为栅极审联电阴。口举电容C1用來给高压侧的MOSFET提供悬浮电源。一个半桥的高压侧管在
7、导通前•需耍先対门举电容C1充电，当C1两端电压超过阈值电压MOSFET的栅极开卅电压，高压侧MOSFET导通。根据设计要求，H举电容必须能够提供功率管导通时所需要的栅极电荷。自举电容的最小设计要求-最小电荷耍求为:其中Qg为功率管充分导通时所需要的栅极电荷，Voc为悬浮电源绝对电床，Vf自举二极管的正向压降，VI为低压侧功率管的压降。这里Qg=234nC,Voc=15V,Vf=l.3V,Vl=0.7V,C=l.08pF。这里选择C=l
8、.iFo自举二极管用丁-开关二极管的充放电过程。当高端IRFP260
9、N管开启时，自举二极管必须承受着和IRFP260N漏极相同的屯压，所以二极管的反向承受电压要大丁•母线电压。充放电恢复时间极短，应选用快恢复二极管，以减少自举电容向电源的回馈电荷。这里选用快恢复二极管FR107作为自举二极管。FR107的反向恢复时间小于500ns,反向工作峰值电压1()0()V,正向峰值压降小于1.3V,常‘温反向电流小于5pA,髙温反向峰值电流小于lOOgAoCMP15VsTfS3FS5FS4FS6FS2F
