Aplicação no Circuito de Drive de Motor DC sem Escova
O chip IR2110 da IR é um módulo de driver integrado monolítico para dispositivos de energia de alta velocidade, com duplo canal, acionados por gate e de alta velocidade. Devido ao seu pequeno tamanho, baixo custo, alta integração, resposta rápida, alta tensão de polarização e forte capacidade de condução, este circuito integrado de inicialização para potência MOSFET e drive IGBT foi ajustado desde a introdução. Amplamente utilizado em campos de acionamento de energia, como velocidade e conversão de energia. O IR2110 usa circuito de bootstrap avançado e tecnologia de mudança de nível para simplificar bastante os requisitos de controle de dispositivos lógicos, permitindo que cada par de MOSFETs (superior e inferior) compartilhe um único IR2110, e todos os IR2110s podem compartilhar uma fonte de alimentação independente. Para um inversor de ponte trifásico típico de 3 tubos, três IR2110s podem ser usados para acionar três braços de ponte, exigindo apenas uma fonte de alimentação de 10V a 20V. Desta forma, o volume do circuito de acionamento e o número de fontes de energia são bastante reduzidos em engenharia, a estrutura do sistema é simplificada e a confiabilidade do sistema é melhorada.
1. Estrutura interna e características funcionais do IR2110
Quando o sinal lógico de entrada HIN / LIN = 1, o sinal de saída HO / LO = 1, o MOSFET de controle é ligado; quando HIN / LIN = 0, HO / LO = 0, o MOSFET de controle é desligado e sua entrada SD pode ser usada para bloquear esta unidade bidirecional. Se as duas tensões de condução forem menores que 8,3 V, o sinal de saída será bloqueado no chip devido à subtensão. A tensão do inversor de saída varia de 10 a 20 V e seu tempo de conversão típico é: Ton = 120ns, Toff = 94ns. O tempo morto típico é de 10 ns. O circuito interno de banda morta impede a condução direta causada pelo atraso de desligamento do dispositivo MOS e melhora a confiabilidade do sistema.
2, circuito de movimentação sem escova do motor da CC
O motor DC sem escova de ímã permanente é um novo tipo de motor desenvolvido com o desenvolvimento de materiais magnéticos permanentes de alto desempenho, tecnologia de controle de motor e tecnologia de eletrônica de potência. Tem as vantagens de estrutura simples, operação confiável, manutenção conveniente e longa vida útil. Além disso, tem muitas vantagens, como alta eficiência operacional, sem perda de excitação e bom desempenho de regulação de velocidade do motor de corrente contínua, e também tem as características de alta densidade de potência, baixa velocidade e grande torque. Sua aplicação cresceu rapidamente desde a indústria militar inicial até a indústria aeroespacial, médica, de informação, eletrodomésticos e automação industrial.
3, a escolha do dispositivo de bootstrap
No circuito de acionamento do motor CC sem escova, o tubo de alimentação de três vias do braço inferior é controlado pelo tubo MOS interno do chip IR2110 pela Vcc (+ 15V), e a potência de acionamento da porta do tubo de potência de três vias o braço é carregado e armazenado pelo capacitor de bootstrap. Percebi. Como mostrado na Figura 3, C1 e D1 são capacitores de bootstrap e diodos, respectivamente, e C2 é um capacitor de filtro do Vcc. Supõe-se que C1 tenha sido carregado com uma voltagem suficiente (Vc1Vcc) durante o desligamento de Q1. Quando o pino 10 (HIN) está alto, Vc1 é aplicado entre o gate e a fonte de Q1, C1 é descarregado através de Rg1 e Q1 capacitor de gate-source Cge1, e Cge1 é carregado. Neste momento, Vc1 pode ser equivalente a um. fonte de energia. Quando o pino 10 (HIN) está baixo, a carga da porta Q1 é rapidamente liberada por Rg1, Dg1, Rx1, etc., e Q1 é desligado. Após um curto tempo morto (td), outro IR2110 controla o Q2 para ligar, o Vcc carrega C1 via D1 e Q2 e repõe rapidamente a energia para C1, de modo que o loop repetidamente implementa a condução de bootstrap.
Se C1 é carregado lentamente pela carga, quando a tensão do capacitor de boot C1 ainda é menor que 8.3V quando a tensão de bootstrap está acima de HIN = 1, o sinal do drive de saída será bloqueado pela lógica on-chip devido a subtensão, e Q1 não funcionará. A escolha de capacitores de levantamento é muito importante. Se você escolher indevidamente, isso causará danos ao chip ou não funcionará corretamente. A capacidade do capacitor de bootstrap depende da freqüência de chaveamento do MOSFET de potência que está sendo acionada, dos ciclos de ativação e desativação e da corrente de carga do gate. Como o circuito de acionamento do motor CC sem escova tem um tubo de potência MOSFET ligado em qualquer momento de operação, e o sistema adota o modo de modulação PWM do braço superior, é fornecida a taxa de tempo de carga do capacitor de inicialização no circuito de acionamento. A fonte de alimentação de acionamento leva muito tempo, e o capacitor de bootstrap é fácil de carregar, então é possível selecionar um valor de capacitância maior. Este circuito de condução seleciona um capacitor eletrolítico de 1uF.
A função do diodo D1 no circuito é evitar que a tensão excessiva seja invertida no terminal Vcc quando o Q1 é ligado para danificar o chip. O diodo D1 conectado à fonte de alimentação IR2110 deve ter uma tensão suportável reversa maior que a tensão do barramento de pico do MOSFET de potência acionado. Para evitar a descarga nas duas extremidades do capacitor de bootstrap, o diodo deve usar um diodo de recuperação rápida de alta frequência. FR107, seu tempo máximo de recuperação reversa é de 500ns, a tensão reversível máxima suportável de 1000V.
Os tempos de atraso de transmissão e desligamento do IR2110 são basicamente correspondentes, e o tempo de atraso da transmissão de ativação é maior que o tempo de atraso da transmissão de desligamento em 25 ns, o que garante que o tubo de potência da mesma ponte O braço não liga simultaneamente durante a operação, evitando assim a falha. ocorrer. A fim de melhorar ainda mais a segurança, o tubo de potência \ slow-on e fast-off \, o resistor Rg e o diodo Dg são respectivamente conectados em série na porta do tubo de potência. A borda de subida do pulso da unidade IR2110 depende do Rg. O valor de Rg não deve ser muito grande para evitar que a borda de subida do pulso de acionamento seja íngreme, mas não deve ser muito pequeno para causar uma corrente muito grande para danificar o IR2110.
4. Conclusão
Neste documento, o circuito de acionamento do motor CC sem escova baseado no chip de acionamento de energia IR2110 foi projetado e os dispositivos relacionados são selecionados e projetados. O circuito tem as características de estrutura simples, estabilidade e confiabilidade. A verificação em um protótipo de teste mostra que a implementação deste circuito é eficaz e viável.
