Applicazione nel circuito di azionamento del motore CC senza spazzole
Il chip IR2110 di IR è un modulo driver monolitico integrato per dispositivi di potenza dual-channel, gate-driven, ad alta tensione e alta velocità. Grazie alle dimensioni ridotte, al costo contenuto, all'integrazione elevata, alla risposta rapida, alla tensione di polarizzazione elevata e alla forte capacità di guida, questo circuito di bootstrap integrato per l'alimentazione MOSFET e IGBT è stato modificato dall'introduzione. Ampiamente usato nei campi del power drive come la velocità e la conversione di potenza. IR2110 utilizza circuiti di bootstrap avanzati e tecnologia di spostamento di livello per semplificare notevolmente i requisiti di controllo dei dispositivi logici per i dispositivi di alimentazione, consentendo a ciascuna coppia di MOSFET (superiore e inferiore) di condividere un singolo IR2110 e tutti gli IR2110 possono condividere un'alimentazione indipendente. Per un tipico inverter a ponte trifase a 3 tubi, è possibile utilizzare tre IR2110 per pilotare tre bracci del ponte, richiedendo solo un'alimentazione da 10 V a 20 V. In questo modo, il volume del circuito di pilotaggio e il numero di fonti di alimentazione sono notevolmente ridotti in ingegneria, la struttura del sistema è semplificata e l'affidabilità del sistema è migliorata.
1. Struttura interna e caratteristiche funzionali di IR2110
Quando il segnale logico di ingresso HIN / LIN = 1, il segnale di uscita HO / LO = 1, il MOSFET di controllo è acceso; quando HIN / LIN = 0, HO / LO = 0, il MOSFET di controllo è disattivato e il suo ingresso SD può essere utilizzato per bloccare questa unità a doppio senso. Se le due tensioni di pilotaggio sono inferiori a 8,3 V, il segnale di uscita verrà bloccato sul chip a causa della sottotensione. La tensione dell'azionamento del gate di uscita varia da 10 V a 20 V e il suo tipico tempo di conversione di livello è: Ton = 120 ns, Toff = 94 ns. Il tempo morto tipico è 10ns. Il circuito a banda morta incorporato impedisce la conduzione del braccio diretto causata dal ritardo di spegnimento del dispositivo MOS e migliora l'affidabilità del sistema.
2, circuito di azionamento del motore CC senza spazzole
Il motore DC brushless a magneti permanenti è un nuovo tipo di motore sviluppato con lo sviluppo di materiali a magneti permanenti ad alte prestazioni, tecnologia di controllo del motore e tecnologia dell'elettronica di potenza. Presenta i vantaggi della struttura semplice, del funzionamento affidabile, della manutenzione conveniente e della lunga durata. Inoltre, ha molti vantaggi come alta efficienza operativa, nessuna perdita di eccitazione e buone prestazioni di regolazione della velocità del motore DC, e ha anche le caratteristiche di alta densità di potenza, bassa velocità e coppia elevata. La sua applicazione è cresciuta rapidamente dall'industria militare iniziale a quella aerospaziale, medica, informatica, elettrodomestici e automazione industriale.
3, la scelta del dispositivo bootstrap
Nel circuito di azionamento del motore a corrente continua senza spazzole, il tubo di alimentazione a tre vie del braccio inferiore è controllato dal tubo MOS interno del chip IR2110 da Vcc (+ 15 V), e la potenza di pilotaggio del gate del tubo di alimentazione a tre vie di la parte superiore del braccio viene caricata e immagazzinata dal condensatore di bootstrap. Realizzato. Come mostrato nella Figura 3, C1 e D1 sono rispettivamente condensatori e diodi bootstrap e C2 è un condensatore di filtro di Vcc. Si presume che C1 sia stato caricato a una tensione sufficiente (Vc1Vcc) durante lo spegnimento di Q1. Quando il pin 10 (HIN) è alto, Vc1 viene applicato tra il gate e la sorgente di Q1, C1 viene scaricato attraverso il condensatore di gate gate Cge1 di Rg1 e Q1 e Cge1 viene caricato. In questo momento, Vc1 può essere equivalente a uno. fonte di potere. Quando il pin 10 (HIN) è basso, la carica del gate Q1 viene rapidamente rilasciata da Rg1, Dg1, Rx1, ecc. E Q1 viene disattivato. Dopo un breve tempo morto (td), un altro IR2110 controlla il Q2 per accendersi, Vcc carica C1 tramite D1 e Q2 e ricarica rapidamente energia per C1, in modo che il ciclo implementi ripetutamente la guida del bootstrap.
Se C1 viene caricata lentamente dal carico, quando la tensione del condensatore di bootstrap C1 è ancora inferiore a 8,3 V quando la tensione di bootstrap è superiore a HIN = 1, il segnale dell'azionamento di uscita sarà bloccato dalla logica su chip a causa di sottotensione, e Q1 non funzionerà. La scelta dei condensatori di sollevamento è molto importante. Se si sceglie impropriamente, ciò causerà danni al chip o non funzionerà correttamente. La capacità del condensatore del bootstrap dipende dalla frequenza di commutazione del MOSFET di potenza, dai cicli di accensione e spegnimento e dalla corrente di carica del gate. Poiché il circuito di pilotaggio del motore CC senza spazzole ha un MOSFET di potenza attivato in qualsiasi momento del funzionamento, e il sistema adotta la modalità di modulazione PWM del braccio superiore, viene fornito il rapporto del tempo di ricarica del condensatore del bootstrap nel circuito di guida. L'alimentazione di guida richiede molto tempo e il condensatore del bootstrap è facile da caricare, quindi è possibile selezionare un valore di capacità più grande. Questo circuito guida seleziona un condensatore elettrolitico da 1uF.
La funzione del diodo D1 nel circuito è di impedire che la tensione eccessiva venga invertita nel terminale Vcc quando viene accesa la Q1 per danneggiare il chip. Il diodo D1 collegato all'alimentatore IR2110 deve avere una tensione di tenuta inversa maggiore della tensione del bus di picco del MOSFET di potenza pilotato. Per impedire lo scarico ad entrambe le estremità del condensatore di bootstrap, il diodo dovrebbe utilizzare un diodo di recupero veloce ad alta frequenza. FR107, il tempo di recupero inverso massimo è di 500 ns, la tensione di tenuta inversa massima di 1000 V.
I tempi di ritardo della trasmissione di accensione e spegnimento dell'IR2110 sono sostanzialmente coincidenti, e il tempo di ritardo della trasmissione di accensione è più lungo del tempo di ritardo della trasmissione di spegnimento di 25 ns, il che garantisce che il tubo di potenza dello stesso ponte il braccio non si accende contemporaneamente durante il funzionamento, evitando così il guasto. si verificano. Al fine di migliorare ulteriormente la sicurezza, il tubo di potenza \ slow-on e fast-off \, il resistore Rg e il diodo Dg sono rispettivamente collegati in serie al gate del tubo di potenza. Il fronte di salita dell'impulso dell'azionamento IR2110 dipende da Rg. Il valore Rg non dovrebbe essere troppo grande per evitare che il fronte di salita dell'impulso del convertitore sia ripido, ma non dovrebbe essere troppo piccolo per causare una corrente del convertitore troppo grande da danneggiare l'IR2110.
4. Conclusione
In questo documento, viene progettato il circuito di azionamento del motore CC brushless basato sul chip del driver di potenza IR2110 e vengono selezionati e progettati i relativi dispositivi. Il circuito ha le caratteristiche di struttura semplice, stabilità e affidabilità. La verifica su un prototipo di prova mostra che questa implementazione del circuito è efficace e fattibile.
