目前,可逆H全橋PWM直流電機控制系統主要采用功率MOSFET、IGBT管作為開關管,而開關管的驅動電路通常采用集成驅動電路,將微機的PWM控制信號轉換成同步高壓驅動信號。IR2110芯片是一種H半橋(獨立一橋臂雙通道)、柵極驅動、高壓、高速單片式專用功率器件集成驅動電路,2片IR2110就能構成H全橋功率MOS-FET管可逆PWM他勵直流控制系統主控回路。IR2110芯片高端懸浮通道采用外部自舉電容產生懸浮電壓源VBS,與低端通道共用一個外接驅動電源VCC,兼有光耦隔離和電磁隔離的優點,配置所有高壓引腳在芯片一側、獨立的邏輯地和功率地,使芯片結構緊固可靠。
1、IR2110H橋典型驅動電路
基于2片IR2110的H橋4片MOSFET管直流電機典型驅動電路如圖1所示。當VT1、VT4導通時,電機正轉;當VT2、VT3導通時,電機反轉;當VT2、VT4導通時,電機兩極與地短接,電機剎車能耗制動。
圖1 ?基于IR2110的H橋直流電機典型驅動電路
C24,C30是自舉電容,D4,D12是自舉快恢復二極管,防止VT1、VT3導通時高電壓串入VCC端損壞該芯片。C27、C31是功率電源VCC的濾波電容,C100、C103是邏輯電源VDD的濾波電容。R172,R181是自舉電容C24,C30充電回路的限流自舉電阻,防止電容過充、VS出現低于地電位的情況發生。
電阻R13,R23,R31,R37是IR2110輸出通道到MOSFET管柵極間的限流電阻,取值為幾十Ω,防止柵極電流DI/DT過大損壞MOSFET管。C23,C26,C29,C32是濾波電容,與電阻R13,R23,R31,R37組成RC低通濾波電路,對IR2110輸出信號進行低通濾波。
功率場效應管IRF3205的柵-源極電壓容限為±20V,而IR2110內部沒有連接于柵極的限壓元件,MOSFET漏極產生的浪涌電壓會通過漏柵極之間的米勒電容耦合到柵極上擊穿柵極的氧化層,所以在MOS管柵-源極之間加分壓電阻和穩壓二極管來箝位柵-源極電壓,同時保護IR2110不被MOS管短路高壓竄入損壞。穩壓二極管D6,D10,D14,D18穩壓在18V左右,電阻R14,R24,R35、R35對IR2110輸出信號分壓,有效降低柵極電壓。
D5,D8,D13,D16是在IR2110發出關斷信號時,給功率場效應管從導通狀態切換到關斷狀態提供一個快速釋放電荷通道的快恢復二極管。由于IR2110的導通傳播延時典型值為120nS,關斷傳播延時典型值為94nS,僅僅相差26nS,快恢復二極管可進一步加快功率MOSFET的關斷時間有利于增強橋臂開關管先關斷后導通死區周期,防止同一臂上下兩個功率場效應管同時導通短路燒毀。電阻R173,R174,R182,R183用于限制功率場效應管釋放電流,防止大電流損壞IR2110[8],取值為幾Ω。D82,D83,D88,D89是用來鉗位功率MOS-FET管開關過程中漏源極浪涌電壓的穩壓二極管。
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