基于IR21844的電機驅動控制系統
加入技術交流群
電動機應用的日益廣泛，使其驅動控制的研究也越來越成為人們研究的熱點。隨著功率VMOS器件以及絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件的廣泛運用，更多場合使用VMOS器件或IGBT器件組成橋式電路，例如開關電源半橋變換器或全橋變換器、直流無刷電機的橋式驅動電路、步進電機驅動電路，以及逆變器的逆變電路。IR(Inter―national Rectifier)公司提供了多種橋式驅動集成電路芯片，本文介紹了IR21844功率驅動集成芯片在直流無刷電機的橋式驅動電路中的應用。該芯片是一種雙通道、柵極驅動、高壓高速功率器件的單片式集成驅動模塊，在芯片中采用了高度集成的電平轉換技術，大大簡化了邏輯電路對功率器件的控制要求，同時提高了驅動電路的可靠性。尤其是上管采用外部自舉電容上電，使得驅動電源數目較其他IC驅動大大減少。對于典型的6管構成的三相橋式逆變器，采用3片IR21844驅動3個橋臂，僅需1路10～20 V電源。這樣，在工程上大大減少了控制變壓器的體積和電源數目，降低了產品成本，提高了系統可靠性。
1 IR21844主要特點及技術參數
IR21844集成驅動芯片與目前應用的集成驅動芯片相比，具有以下特點：
◆該芯片為標準14引腳單片式結構，圖1為其引腳
分布圖；
◆設有懸浮截獲電源可自舉運行，其高端工作電壓最高達600 V，抗du／dt干擾能力為50 V／ns，15 V時靜態功耗為1．6 W；
◆輸出柵極驅動電壓范圍較寬，為10～20 V；
◆IR21844采用CMOS工藝制作，邏輯電路和功率電路共用一個電源，電壓范圍為10～20 V，適應TTL或CMOS邏輯信號輸入；
◆采用CMOS施密特觸發輸入，以提高電路抗干擾能力；
◆具有獨立的高端和低端2個輸出通道，兩路通道均帶有滯后欠壓鎖定功能；
◆容許邏輯電路參考地(VSS)與功率電路參考地(COM)之間有一5～+5 V的偏移量；
◆死區時間可調。
圖1中，引腳1(IN)是邏輯輸入控制端；引腳6和12是2路獨立的輸出，分別是L0(低端輸出)和H0(高端輸出)；引腳7和13分別是VCC(低端電源電壓)和VB(高端浮置電源電壓)；引腳5(COM)是低端電源公共端；引腳11和3分別是VS(高端浮置電源公共端)和VSS(邏輯電路接地端)；引腳2(SD)是輸出關閉控制端；引腳4(DT)是可調的死區時間輸入端。
其推薦典型工作參數如表1所列，動態傳輸延遲時間參數如表2所列。
2 典型應用電路
圖2為IR21844的典型應用電路。Vcc接電源端，為邏輯部件和功率器件供電；IN端接輸入控制信號，一般接PWM信號；輸出端HO和LO的波形分別與IN端輸入波形邏輯相同和相反，幅值有一定的放大(10～20 V)，輸入／輸出時序圖如圖3所示；SD端接低電平時，H0和LO正常輸出，接高電平時，2個輸出端被封鎖；DT為死區時間調整端，因為橋式電路同一橋路的上下管不能同時導通，否則會造成管子短路，因此需要一個死區時間。由于H0和LO的輸出邏輯相反，所以從邏輯上來說，不會造成直通，但是在換向的瞬間仍有可能造成直通。可在DT端外接一個電阻Rdt，通過調整該電阻的阻值就可以調節死區時間；同時，開通延時時間為680 ns，大于關斷延時時間的270 ns，從而避免橋路的直通，死區時間典型值為5μs(如表2所列)。
評論