芯片资讯
你的位置：FH(风华高科)贴片电容器一站式采购平台 > 芯片资讯 > 基于IR2130驱动芯片的无刷直流电机功率驱动电路设计
基于IR2130驱动芯片的无刷直流电机功率驱动电路设计
- 发布日期：2024-11-19 06:46 点击次数：128 0简介无刷DC电机是一种发展迅速的新型电机，广泛应用于电力电子技术和高性能永磁材料领域。无刷DC电机不仅保持了传统DC电机良好的动静态调速特性，而且结构简单、运行可靠、易于控制、维护方便、使用寿命长。它的应用从最初的军事工业迅速发展到航空航天、医疗、信息、家用电器和工业自动化领域。无刷DC电机不仅是具有电子换向的DC电机，也是指具有刷DC电机外部特性的电子换向电机。1 无刷直流电机电源驱动电路无刷DC电机一般由三部分组成:电子换向电路、转子位置检测电路和电机本体。电子换向电路通常由控制部分和驱动部分组成，而转子位置的检测通常由位置传感器完成。在运行过程中，控制器根据位置传感器测量的电机转子位置依次触发驱动电路中的每个功率管，进行有序换向，驱动DC电机。无刷DC电机的功率驱动电路采用三相全桥逆变电路，由六个以红外公司专用驱动芯片IR2130为中心的N沟道金属氧化物半导体场效应管组成。三相全桥逆变电路的输入是以电源地为地的脉宽调制波，该脉宽调制波被发送到红外2130的输入端口，并输出控制N沟道的功率驱动管MOSFET，从而驱动无刷DC电机。采用这种驱动方法主要是将功率驱动芯片 IR2130巧妙应用于“自举”技术，形成悬浮高压侧电源，简化了整个驱动电路的设计，提高了系统的可靠性。此外，IR2130驱动芯片的内置死区电路、过流保护和欠压保护功能大大降低了电路设计的复杂度，进一步提高了系统的可靠性。2 IR2130驱动芯片的特性IR2130可用于驱动总线电压不高于600 v的电路中的功率金属氧化物半导体栅极器件，可输出最大正向峰值驱动电流250毫安和反向峰值驱动电流500毫安。由于其内部设计有过流、过压和欠压保护、阻塞和指示网络，用户可以方便地使用它来保护驱动金属氧化物半导体栅极功率管。此外，内部自举技术巧妙地应用于高压系统，同一桥臂上上下功率器件的栅极驱动信号导线可以产生2μs的互锁延迟时间。由于其自身的操作和宽范围的电源电压(3 ~ 20 V)，其内部还配备有电流放大器，该电流放大器与从动功率器件通过的电流呈线性关系。电路设计还保证了内部三通道的高压侧驱动器和低压侧驱动器可以独立使用，或者只使用内部三个低压侧驱动器，输入信号兼容TTL和COMS电平。电机控制的驱动器采用红外2130芯片。红外2130是一款高压、高速功率MOSFET、IGBT和驱动器，工作电压分别为10 ~ 20 v和三个独立的高端和低端输出通道。逻辑输入与CMOS或LSTTL输出兼容，可达到2.5 v的最小逻辑电压。外围电路中的参考地操作放大器，并通过外部电流检测电位计提供全桥电路电流的模拟反馈值。如果超过设定或调整的参考电流值， 电子元器件采购网 IR2130驱动器的内部电流保护电路开始关闭输出通道，以实现电流保护功能。IR2130驱动器反映了高脉冲电流缓冲器的状态，传输延迟与高频放大器相匹配，浮动沟道可用于驱动n沟道功率MOSFET和IGBT，最高电压可达600 vIR2130芯片可以同时控制6个大功率管的导通和关断顺序，分别通过输出H01~H03控制三相全桥驱动电路的上半桥Q1、Q3和Q5的导通和关断。 IR2130的输出L01至L03分别控制三相全桥驱动电路的下半桥Q4、Q6、Q2的导通和断开，从而达到控制电机转速和正反转的目的。IR2130芯片内部有一个电流比较电路，可以设置电机比较电流。设定值可用作软件保护电路的参考值，从而使该电路适用于控制不同功率的电机。图1显示了红外2130的典型电路。
三相全桥逆变电路由六个功率MOSFETRFP40N10、一个IR2130和一些电阻和电容组成。其主要特点是:(1)驱动器芯片IR2130内置2.5 μ s的死区时间；防止同一桥臂的上金属氧化物半导体场效应晶体管和下金属氧化物半导体场效应晶体管同时导通，使得电源电压短路并且电源不通过电机。这避免了硬件系统中电源驱动电路通电时IR2130的错误输出。(2)功率驱动电路由上桥臂功率MOSFET的脉宽调制控制。在调制过程中，自举电容仅在高端器件(上臂金属氧化物半导体场效应晶体管)关断且VS电位拉至电源地时充电。因此，同一桥臂上的下桥臂器件的导通时间(上桥臂器件的关断时间)应该足够长，以确保自举电容器的电荷被完全充电，并在上桥臂导通时保持上桥臂导通的足够时间。(3)由于功率驱动电路的上桥臂具有三个高压侧栅极驱动电源，它们是通过对自举电容器充电而获得的，所以连接到IR2130电源的二极管的反向耐受电压必须大于驱动功率MOSFET管的峰值总线电压。为了防止自举电容两端放电，二极管应选择高频快速恢复二极管，功率驱动电路应选择FR104。其最大反向恢复时间为150纳秒，最大反向耐受电压为400伏(4)上桥臂高压侧自举电容的容量取决于驱动功率金属氧化物半导体场效应管的开关频率、开和关占空比以及电网充电电流的需要。为了防止自举电容放电并使其两端的电压低于欠压保护的阈值电压，从而关断IR2130，电容值应更大。电源驱动电路选用10μF电解电容。(5)功率驱动芯片IR2130中的六个驱动金属氧化物半导体场效应管(RFG40N10)具有低输出阻抗和导通输出电阻RDS(ON)= 0.04ω。功率金属氧化物半导体场效应晶体管器件的直接驱动可能导致器件金属氧化物半导体场效应晶体管漏极和源极之间的振荡。这将导致射频干扰，也可能导致金属氧化物半导体场效应晶体管因电压/电流过大而损坏。因此，一个30ω的非电感电阻串联在功率管的栅极和IR2130的输出端之间。栅极和源极之间的电阻主要提供放电电路来快速放电自举电容器的电压。3结论这里介绍的无刷DC电机功率驱动电路由红外公司的专用驱动芯片红外2130组成。1R2130驱动芯片内置死区电路，具有过流保护和欠压保护功能，大大降低了电路设计的复杂度，简化了整个驱动电路的设计，提高了系统的可靠性。
相关资讯