Anwendung im bürstenlosen Gleichstrommotor-Antriebsstromkreis
Der IR2110-Chip von IR ist ein monolithisch integriertes Treibermodul für zweikanalige, gattergesteuerte Hochspannungsgeräte mit hoher Spannung und hoher Geschwindigkeit. Aufgrund seiner geringen Größe, niedrigen Kosten, hoher Integration, schneller Reaktion, hoher Vorspannung und starker Ansteuerungsfähigkeit wurde diese integrierte Bootstrap-Schaltung für Leistungs-MOSFET- und IGBT-Treiber seit der Einführung angepasst. Weit verbreitet in Bereichen des Leistungsantriebs wie Geschwindigkeits- und Leistungsumwandlung. Der IR2110 verwendet eine fortschrittliche Bootstrap-Schaltung und Level-Shifting-Technologie, um die Steuerungsanforderungen für Logikbausteine für Leistungsgeräte erheblich zu vereinfachen, sodass jedes MOSFET-Paar (obere und untere) ein einziges IR2110 und alle IR2110 eine unabhängige Stromversorgung gemeinsam nutzen können. Bei einem typischen dreiphasigen Brückenwechselrichter mit drei Röhren können drei IR2110 zum Ansteuern von drei Brückenarmen verwendet werden, wodurch nur eine 10V bis 20V-Stromversorgung benötigt wird. Auf diese Weise werden das Volumen der Treiberschaltung und die Anzahl der Energiequellen im Engineering stark reduziert, die Systemstruktur wird vereinfacht und die Systemzuverlässigkeit wird verbessert.
1. Interne Struktur und Funktionsmerkmale von IR2110
Wenn das Eingangslogiksignal HIN / LIN = 1 ist, das Ausgangssignal HO / LO = 1, wird der Steuer-MOSFET eingeschaltet; Wenn HIN / LIN = 0, HO / LO = 0 ist, ist der Steuer-MOSFET ausgeschaltet, und sein SD-Eingang kann zum Blockieren dieses Zweiwege-Antriebs verwendet werden. Wenn die beiden Steuerspannungen weniger als 8,3 V betragen, wird das Ausgangssignal auf dem Chip aufgrund von Unterspannung blockiert. Die Ausgangs-Gate-Treiberspannung reicht von 10 V bis 20 V und die typische Pegelumwandlungszeit beträgt: Ton = 120 ns, Toff = 94 ns. Die typische Totzeit beträgt 10 ns. Die eingebaute Totbandschaltung verhindert die gerade Leitung, die durch die Ausschaltverzögerung der MOS-Vorrichtung verursacht wird, und verbessert die Zuverlässigkeit des Systems.
2, bürstenlose Gleichstrommotor-Treiberschaltung
Der bürstenlose Permanentmagnet-Gleichstrommotor ist ein neuer Motortyp, der mit der Entwicklung von Hochleistungs-Permanentmagnetmaterialien, Motorsteuerungstechnologie und Leistungselektronik entwickelt wurde. Es hat die Vorteile eines einfachen Aufbaus, eines zuverlässigen Betriebs, einer bequemen Wartung und einer langen Lebensdauer. Darüber hinaus hat es viele Vorteile, wie hohe Betriebseffizienz, keine Erregungsverluste und gute Geschwindigkeitsregelungsleistung des Gleichstrommotors, und hat auch die Eigenschaften einer hohen Leistungsdichte, einer niedrigen Geschwindigkeit und eines großen Drehmoments. Seine Anwendung hat sich rasch von der ersten Militärindustrie auf Luftfahrt, Medizin, Information, Haushaltsgeräte und Industrieautomation ausgeweitet.
3, die Wahl des Bootstrap-Geräts
In der bürstenlosen Gleichstrommotor-Leistungsansteuerungsschaltung wird die Dreiwege-Leistungsröhre des unteren Arms durch die interne MOS-Leitung des IR2110-Chips durch Vcc (+ 15 V) und die Gate-Antriebsleistung der Dreiwege-Leistungsröhre gesteuert Der Oberarm wird vom Bootstrap-Kondensator aufgeladen und gespeichert. Erkannte. Wie in 3 gezeigt, sind C1 und D1 Bootstrap-Kondensatoren bzw. -Dioden und C2 ist ein Filterkondensator von Vcc. Es wird angenommen, dass C1 während des Ausschaltens von Q1 auf eine ausreichende Spannung (Vc1Vcc) aufgeladen wurde. Wenn der Pin 10 (HIN) hoch ist, wird Vc1 zwischen dem Gate und der Source von Q1 angelegt, C1 wird durch den Gate-Source-Kondensator Cge1 von Rg1 und Q1 entladen und Cge1 wird geladen. Zu diesem Zeitpunkt kann Vc1 gleich eins sein. Energiequelle. Wenn Pin 10 (HIN) niedrig ist, wird die Gate-Ladung von Q1 schnell durch Rg1, Dg1, Rx1 usw. freigegeben und Q1 wird ausgeschaltet. Nach einer kurzen Totzeit (td) steuert ein weiteres IR2110 Q2 zum Einschalten, Vcc lädt C1 über D1 und Q2 und füllt schnell Energie für C1 auf, so dass die Schleife wiederholt das Bootstrap-Fahren ausführt.
Wenn C1 langsam von der Last aufgeladen wird und die Spannung des Bootstrap-Kondensators C1 noch immer unter 8,3 V liegt, wenn die Bootstrap-Spannung über HIN = 1 liegt, wird das Ausgangstreibersignal aufgrund der Unterspannungslogik durch die On-Chip-Logik blockiert. und Q1 funktioniert nicht. Die Wahl der Hubkondensatoren ist sehr wichtig. Wenn Sie sich nicht richtig entscheiden, wird der Chip beschädigt oder funktioniert nicht richtig. Die Kapazität des Bootstrap-Kondensators hängt von der angesteuerten MOSFET-Schaltfrequenz, dem Einschalt- und Ausschalt-Tastverhältnis und dem Gateladungsstrom ab. Da bei der bürstenlosen Gleichstrommotor-Treiberschaltung zu jedem Zeitpunkt des Betriebs eine MOSFET-MOSFET-Röhre eingeschaltet ist und das System den Oberarm-PWM-Modulationsmodus annimmt, wird das Ladezeitverhältnis des Bootstrap-Kondensators in der Treiberschaltung bereitgestellt. Die Treiberstromversorgung dauert sehr lange, und der Bootstrap-Kondensator lässt sich einfach laden, sodass ein größerer Kapazitätswert ausgewählt werden kann. Diese Ansteuerschaltung wählt einen 1 uF-Elektrolytkondensator aus.
Die Funktion der Diode D1 in der Schaltung besteht darin, zu verhindern, dass die überhöhte Spannung in den Vcc-Anschluss umgekehrt wird, wenn Q1 eingeschaltet wird, um den Chip zu beschädigen. Die an die Spannungsversorgung des IR2110 angeschlossene Diode D1 muss eine Sperrspannung aufweisen, die größer ist als die Bus-Spitzenspannung des angesteuerten Leistungs-MOSFET. Um eine Entladung an beiden Enden des Bootstrap-Kondensators zu verhindern, sollte die Diode eine Hochfrequenz-Diode für schnelle Wiederherstellung verwenden. FR107, seine maximale Sperrverzögerungszeit beträgt 500 ns, die maximale Sperrspannung von 1000 V.
Die Einschalt- und Ausschaltübertragungsverzögerungszeiten des IR2110 sind im Wesentlichen aufeinander abgestimmt, und die Einschaltübertragungsverzögerungszeit ist um 25 ns länger als die Ausschaltübertragungsverzögerungszeit, wodurch sichergestellt wird, dass die Power-Röhre dieselbe Brücke hat Der Arm wird während des Betriebs nicht gleichzeitig eingeschaltet, wodurch der Durchbruch vermieden wird. auftreten. Um die Sicherheit weiter zu verbessern, sind die Leistungsröhre langsam und schnell aus, der Widerstand Rg und die Diode Dg am Gate der Leistungsröhre jeweils in Reihe geschaltet. Die ansteigende Flanke des IR2110-Treiberimpulses hängt von Rg ab. Der Rg-Wert sollte nicht zu groß sein, um zu verhindern, dass die steigende Flanke des Treiberimpulses steil wird, aber er sollte nicht zu klein sein, um zu verursachen, dass der Treiberstrom zu groß ist, um den IR2110 zu beschädigen.
4. Fazit
In diesem Dokument wird die auf dem Leistungstreiberchip IR2110 basierende bürstenlose Gleichstrommotor-Leistungstreiberschaltung entworfen, und die zugehörigen Geräte werden ausgewählt und entworfen. Die Schaltung hat die Merkmale einfacher Struktur, Stabilität und Zuverlässigkeit. Die Überprüfung eines Testprototyps zeigt, dass diese Schaltungsimplementierung effektiv und machbar ist.
