แอพลิเคชันใน Brushless DC Motor Drive Circuit
ชิป IR2110 ของ IR เป็นโมดูลไดรเวอร์แบบรวมเสาหินสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าสองช่องทางที่ขับเคลื่อนด้วยเกตแรงดันสูงและความเร็วสูง เนื่องจากมีขนาดเล็กต้นทุนต่ำการรวมสูงการตอบสนองที่รวดเร็วแรงดันไบอัสสูงและความสามารถในการขับขี่ที่แข็งแกร่งแผงวงจรบูตสแตรปนี้สำหรับไดรฟ์ MOSFET และ IGBT ได้รับการปรับตั้งแต่การแนะนำ ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลังงานไดรฟ์เช่นความเร็วและการแปลงพลังงาน IR2110 ใช้วงจรบูทสแตรปขั้นสูงและเทคโนโลยีการเปลี่ยนระดับเพื่อลดความซับซ้อนของข้อกำหนดการควบคุมของอุปกรณ์ลอจิกสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าทำให้ MOSFET แต่ละคู่ (บนและล่าง) ใช้ IR2110 ร่วมกันและ IR2110 ทั้งหมดสามารถแบ่งปันแหล่งจ่ายไฟอิสระ สำหรับอินเวอร์เตอร์บริดจ์แบบสามเฟสแบบ 3 หลอดโดยทั่วไปสามารถใช้ IR2110s สามตัวในการขับเคลื่อนแขนสะพานสามตัวซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟเพียง 10V ถึง 20V ด้วยวิธีนี้ปริมาณของวงจรไดรฟ์และจำนวนแหล่งพลังงานจะลดลงอย่างมากในด้านวิศวกรรมโครงสร้างของระบบจะง่ายขึ้นและความน่าเชื่อถือของระบบจะดีขึ้น
1. โครงสร้างภายในและลักษณะการทำงานของ IR2110
เมื่อสัญญาณอินพุตตรรกะ HIN / LIN = 1 สัญญาณเอาท์พุท HO / LO = 1, MOSFET ควบคุมเปิดอยู่; เมื่อ HIN / LIN = 0, HO / LO = 0, MOSFET ควบคุมจะปิดและสามารถใช้อินพุต SD เพื่อบล็อกไดรฟ์แบบสองทางนี้ หากแรงดันไฟฟ้าในการขับขี่ทั้งสองน้อยกว่า 8.3V สัญญาณเอาต์พุตจะถูกบล็อกบนชิปเนื่องจากแรงดันตก แรงดันไดรฟ์เกตเอาท์พุตมีตั้งแต่ 10V ถึง 20V และเวลาในการแปลงในระดับปกติคือ: Ton = 120ns, Toff = 94ns เวลาที่ตายโดยทั่วไปคือ 10ns วงจรเดดแบนด์ในตัวช่วยป้องกันการนำทางตรงที่เกิดจากความล่าช้าในการปิดอุปกรณ์ MOS และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ
2, brushless DC มอเตอร์วงจรไดรฟ์
แม่เหล็กถาวร brushless DC มอเตอร์เป็นมอเตอร์ชนิดใหม่ที่พัฒนาด้วยการพัฒนาวัสดุแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงเทคโนโลยีการควบคุมมอเตอร์และเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง มันมีข้อดีของโครงสร้างที่เรียบง่ายการดำเนินงานที่เชื่อถือได้การบำรุงรักษาที่สะดวกและชีวิตที่ยืนยาว ยิ่งไปกว่านั้นมันมีข้อดีหลายอย่างเช่นประสิทธิภาพการทำงานสูงไม่มีการสูญเสียการกระตุ้นและประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วที่ดีของมอเตอร์ DC และยังมีลักษณะของความหนาแน่นพลังงานสูงความเร็วต่ำและแรงบิดขนาดใหญ่ แอปพลิเคชันของ บริษัท เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วจากอุตสาหกรรมทางทหารขั้นต้นไปจนถึงการบินและอวกาศการแพทย์ข้อมูลเครื่องใช้ภายในบ้านและระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
3 ทางเลือกของอุปกรณ์ bootstrap
ในวงจรขับเคลื่อนกำลังของมอเตอร์ DC brushless หลอดพลังงานสามทางของแขนส่วนล่างจะถูกควบคุมโดยหลอด MOS ภายในของชิป IR2110 โดย Vcc (+ 15V) และกำลังขับประตูของหลอดพลังงานสามทางของ ต้นแขนจะชาร์จและเก็บรักษาโดยตัวเก็บประจุบูทสแตรป ตระหนัก. ดังแสดงในรูปที่ 3 C1 และ D1 เป็นตัวเก็บประจุบูทสแตรปและไดโอดตามลำดับและ C2 เป็นตัวเก็บประจุตัวกรองของ Vcc สันนิษฐานว่า C1 ได้รับการชาร์จให้มีแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอ (Vc1Vcc) ในช่วงปิดเครื่องในไตรมาสที่ 1 เมื่อพิน 10 (HIN) สูง Vc1 จะถูกนำไปใช้ระหว่างเกตและแหล่งที่มาของ Q1, C1 จะถูกปล่อยผ่าน Rg1 และตัวเก็บประจุเกตเกตเกตที่เกต 1 และ Cge1 และชาร์จ Cge1 ในเวลานี้ Vc1 สามารถเทียบเท่ากับหนึ่ง แหล่งพลังงาน. เมื่อพิน 10 (HIN) ต่ำการชาร์จเกต Q1 จะถูกปลดปล่อยอย่างรวดเร็วโดย Rg1, Dg1, Rx1 ฯลฯ และ Q1 จะปิด หลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ (td) IR2110 อีกตัวควบคุม Q2 เปิด Vcc ชาร์จ C1 ผ่าน D1 และ Q2 และเติมพลังงานอย่างรวดเร็วสำหรับ C1 เพื่อให้ลูปใช้การบูตแบบสเต็ปซ้ำ ๆ
หาก C1 ถูกชาร์จอย่างช้าๆโดยโหลดเมื่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ bootstrap C1 ยังคงน้อยกว่า 8.3V เมื่อแรงดันบู๊ตสแตรปสูงกว่า HIN = 1 สัญญาณไดรฟ์เอาต์พุตจะถูกบล็อกโดยลอจิกบนชิปเนื่องจากแรงดันตก และ Q1 จะไม่ทำงาน การเลือกใช้ตัวเก็บประจุแบบยกมีความสำคัญมาก หากคุณเลือกไม่ถูกต้องจะทำให้ชิปเสียหายหรือทำงานไม่ถูกต้อง ความจุของตัวเก็บประจุบูทสแตรปขึ้นอยู่กับความถี่ในการสลับของกระแสไฟ MOSFET, รอบการเปิดและปิดรอบการทำงานและค่าเกตของกระแสไฟฟ้า เนื่องจากวงจรขับมอเตอร์ DC brushless มีหลอดพลังงาน MOSFET เปิดอยู่ในช่วงเวลาใด ๆ ของการดำเนินการและระบบ adopts โหมดการปรับ PWM ต้นแขน, ตัวเก็บประจุ bootstrap อัตราส่วนเวลาชาร์จในวงจรการขับขี่ที่มีให้ แหล่งจ่ายไฟในการขับรถใช้เวลานานและตัวเก็บประจุบูทสแตรปชาร์จได้ง่ายดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเลือกค่าความจุที่มากขึ้น วงจรขับเคลื่อนนี้เลือกตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ 1uF
ฟังก์ชั่นของไดโอด D1 ในวงจรคือการป้องกันไม่ให้แรงดันไฟฟ้าเกินจากการย้อนกลับไปยังเทอร์มินัล Vcc เมื่อเปิดใช้ Q1 จะทำให้ชิปเสียหาย ไดโอด D1 ที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ IR2110 จะต้องมีแรงดันย้อนกลับที่ต้านทานได้มากกว่าแรงดันบัสสูงสุดของ MOSFET ที่ขับเคลื่อนด้วยกำลังไฟฟ้า เพื่อป้องกันการคายประจุที่ปลายทั้งสองของตัวเก็บประจุบูทสแตรปไดโอดควรใช้ไดโอดกู้คืนที่รวดเร็วด้วยความถี่สูง FR107, เวลาการกู้คืนย้อนกลับสูงสุดคือ 500ns, ค่าย้อนกลับสูงสุดทนต่อแรงดันไฟฟ้า 1000V
เวลาเปิด - ปิดและเปิด - ปิดการส่งสัญญาณของ IR2110 นั้นตรงกันโดยทั่วไปและเวลาหน่วงการส่งข้อมูลแบบเทิร์น - ออนนั้นนานกว่าเวลาหน่วงการส่งข้อมูลแบบปิดเครื่องโดย 25 ns ซึ่งทำให้แน่ใจว่าหลอดไฟของสะพานเดียวกัน แขนไม่ได้เปิดพร้อมกันในระหว่างการดำเนินการจึงหลีกเลี่ยงความล้มเหลวผ่าน เกิดขึ้น เพื่อที่จะปรับปรุงความปลอดภัยให้ดียิ่งขึ้นหลอดไฟ \ ชะลอความเร็วและปิดเร็ว \, ตัวต้านทาน Rg และไดโอด Dg มีการเชื่อมต่อตามลำดับที่ประตูของหลอดพลังงาน ขอบที่เพิ่มขึ้นของพัลส์ไดรฟ์ IR2110 ขึ้นอยู่กับ Rg ค่า Rg ไม่ควรใหญ่เกินไปเพื่อป้องกันไม่ให้ขอบพัลส์ของไดรฟ์สูงชัน แต่ไม่ควรเล็กเกินไปที่จะทำให้ไดรฟ์ปัจจุบันมีขนาดใหญ่เกินไปทำให้ IR2110 เสียหาย
4 บทสรุป
ในบทความนี้วงจรไดรฟ์พลังงาน DC มอเตอร์แบบไร้แปรงที่ใช้ชิปขับพลังงาน IR2110 ได้รับการออกแบบและมีการเลือกและออกแบบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง วงจรมีลักษณะของโครงสร้างที่เรียบง่ายเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือ การตรวจสอบต้นแบบการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการติดตั้งวงจรนี้มีประสิทธิภาพและเป็นไปได้
