基于IR2136的無刷直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計
1.2.2 功率驅(qū)動電路
在電機功率驅(qū)動電路中,三相逆變橋電路有6個功率開關(guān)器件,若每個功率開關(guān)器件都采用獨立的驅(qū)動電路驅(qū)動,則需要6個驅(qū)動電路,增加了電路的復(fù)雜性,可靠性下降。
IR2136是功率MOSFET和IGBT專用柵極集成驅(qū)動電路,它可以驅(qū)動工作在母線電壓高達(dá)600 V的功率開關(guān)器件。它帶有3個獨立的高壓側(cè)和低壓側(cè)輸出通道,其內(nèi)部采用自舉技術(shù),僅需要一個直流電源,就可輸出6路功率開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖,僅需要一個直流電源,使其實現(xiàn)了對功率MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動,簡化了整個驅(qū)動電路的設(shè)計。而且IR2136驅(qū)動芯片內(nèi)置死區(qū)電路,以及過流保護(hù)和欠壓保護(hù)等功能。IR2136的控制邏輯輸入和CMOS、LSTTL電平兼容,同時輸入帶有噪聲濾波器,使之有很好的噪聲抑制能力。
IR2136驅(qū)動一個半橋的電路如圖4所示。其中,C1、VD分別為自舉電容和二極管,Rg為柵極串聯(lián)電阻。自舉電容C1用來給高壓側(cè)的MOSFET提供懸浮電源。一個半橋的高壓側(cè)管在導(dǎo)通前需要先對自舉電容C1充電,當(dāng)C1兩端電壓超過閾值電壓MOSFET的柵極開啟電壓,高壓側(cè)MOSFET導(dǎo)通。
根據(jù)設(shè)計要求,自舉電容必須能夠提供功率管導(dǎo)通時所需要的柵極電荷。自舉電容的最小設(shè)計要求一最小電荷要求為:
其中Qg為功率管充分導(dǎo)通時所需要的柵極電荷,Voc為懸浮電源絕對電壓,Vf自舉二極管的正向壓降,Vl為低壓側(cè)功率管的壓降。這里Qg=234 nC,Voc=15 V,Vf=1.3 V,Vl=0.7 V,C=1.08μF。這里選擇C=1μF。
自舉二極管用于開關(guān)二極管的充放電過程。當(dāng)高端IRFP260N管開啟時,自舉二極管必須承受著和IRFP260N漏極相同的電壓,所以二極管的反向承受電壓要大于母線電壓。充放電恢復(fù)時間極短,應(yīng)選用快恢復(fù)二極管,以減少自舉電容向電源的回饋電荷。這里選用快恢復(fù)二極管FR107作為自舉二極管。FR107的反向恢復(fù)時間小于500 ns,反向工作峰值電壓1 000 V,正向峰值壓降小于1.3 V,常溫反向電流小于5μA,高溫反向峰值電流小于100μA。
采用IR2136驅(qū)動三相逆變橋的六個功率MOSFET的電路原理圖如圖5所示。IR2136內(nèi)置了400 ns的死區(qū)時間,防止同一橋臂的上下2個MOSF ET管同時導(dǎo)通。
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