브러시리스 DC 모터 드라이브 회로에 적용
IR의 IR2110 칩은 듀얼 채널, 게이트 구동, 고전압, 고속 전력 장치를위한 모 놀리 식 통합 드라이버 모듈이다. 소형, 저비용, 고집적, 고속 응답, 높은 바이어스 전압 및 강력한 구동 능력으로 인해 파워 MOSFET 및 IGBT 드라이브 용 부트 스트랩 집적 회로는 도입 이후 조정되었습니다. 속도 및 전력 변환과 같은 전력 구동 분야에서 널리 사용됩니다. IR2110은 첨단 부트 스트랩 회로 및 레벨 시프 팅 기술을 사용하여 전력 디바이스 용 로직 디바이스의 제어 요구 사항을 크게 단순화하여 각 MOSFET 쌍 (상단 및 하단)이 단일 IR2110을 공유 할 수 있도록하고 모든 IR2110은 독립적 인 전원 공급 장치를 공유 할 수있다. 일반적인 3- 튜브 3 상 브리지 인버터의 경우 3 개의 브리지 암을 구동하는 데 3 개의 IR2110을 사용하여 10V ~ 20V 전원 공급 장치 하나만 있으면됩니다. 이러한 방식으로, 구동 회로의 부피 및 전원의 수는 엔지니어링에서 크게 감소되고, 시스템 구조가 간단 해지고, 시스템 신뢰성이 향상된다.
1. IR2110의 내부 구조와 기능적 특성
입력 논리 신호 HIN / LIN = 1, 출력 신호 HO / LO = 1 일 때, 제어 MOSFET은 켜지고; HIN / LIN = 0, HO / LO = 0 일 때 제어 MOSFET은 꺼지고 SD 입력은이 양방향 드라이브를 차단하는 데 사용할 수 있습니다. 두 개의 구동 전압이 8.3V 미만이면 저전압으로 인해 출력 신호가 온칩으로 차단됩니다. 출력 게이트 드라이브 전압 범위는 10V ~ 20V이며, 일반적인 레벨 변환 시간은 Ton = 120ns, Toff = 94ns입니다. 일반적인 데드 타임은 10ns입니다. 내장 된 불감 대 (dead-band) 회로는 MOS 소자의 턴 오프 지연으로 인한 직선 암 전도를 방지하고 시스템의 신뢰성을 향상시킨다.
2, 브러시리스 DC 모터 구동 회로
영구 자석 브러시리스 DC 모터는 고성능 영구 자석 재료, 모터 제어 기술 및 전력 전자 기술의 발전으로 개발 된 새로운 유형의 모터입니다. 그것은 간단한 구조, 믿을 수있는 가동, 편리한 정비 및 장수의 이점이있다. 또한, DC 모터의 높은 작동 효율, 무부하 손실 및 우수한 속도 조절 성능과 같은 많은 장점을 가지고 있으며, 또한 높은 출력 밀도, 저속 및 큰 토크의 특성을 가지고 있습니다. 그 응용 분야는 초기 군수 산업에서 항공 우주, 의료, 정보, 가전 및 산업 자동화에 이르기까지 빠르게 성장했습니다.
3, 부트 스트랩 장치의 선택
브러시리스 DC 모터 전원 구동 회로에서, 하부 아암의 3 방향 전원 튜브는 IR2110 칩의 내부 MOS 튜브에 의해 Vcc (+ 15V)로 제어되고, 3 방향 전원 튜브의 게이트 구동 전원은 상부 아암은 부트 스트랩 커패시터에 의해 충전 및 저장된다. 깨달았다. 도 3에 도시 된 바와 같이, C1 및 D1은 각각 부트 스트랩 커패시터 및 다이오드이고, C2는 Vcc의 필터 커패시터이다. Q1이 턴 오프되는 동안 C1이 충분한 전압 (Vc1Vcc)으로 충전되었다고 가정한다. 핀 10 (HIN)이 하이 일 때 Q1의 게이트와 소스 사이에 Vc1이인가되고 C1은 Rg1과 Q1 게이트 소스 커패시터 Cge1을 통해 방전되고 Cge1은 충전된다. 이때 Vc1은 1과 같을 수 있습니다. 전원. 핀 10 (HIN)이 로우 일 때 Q1 게이트 충전은 Rg1, Dg1, Rx1 등에 의해 빠르게 해제되고 Q1은 꺼진다. 짧은 데드 타임 (td) 후에 또 다른 IR2110은 Q2를 켜서 켜고, Vcc는 D1과 Q2를 통해 C1을 충전하고 C1의 에너지를 빠르게 보충하여 루프가 반복적으로 부트 스트랩 구동을 구현합니다.
C1이 부하에 의해 서서히 충전되면, 부트 스트랩 전압이 HIN = 1 이상일 때 부트 스트랩 커패시터 C1의 전압이 여전히 8.3V보다 작 으면 저전압으로 인해 온칩 로직에 의해 출력 구동 신호가 차단되고, Q1은 작동하지 않습니다. 리프팅 커패시터의 선택은 매우 중요합니다. 부적절하게 선택하면 칩이 손상되거나 제대로 작동하지 않습니다. 부트 스트랩 커패시터의 용량은 구동되는 파워 MOSFET 스위칭 주파수, 턴온 및 턴 오프 듀티 사이클, 게이트 충전 전류에 따라 달라진다. 브러시리스 DC 모터 구동 회로는 어떠한 동작 순간에 파워 MOSFET 튜브가 턴 온되고, 시스템은 상부 암 PWM 변조 모드를 채택하기 때문에, 구동 회로의 부트 스트랩 커패시터 충전 시간 비가 제공된다. 구동 전원은 장시간을 필요로하며, 부트 스트랩 캐패시터는 충전하기 쉽기 때문에보다 큰 캐패시턴스 값을 선택할 수있다. 이 구동 회로는 1uF 전해 커패시터를 선택합니다.
회로 내의 다이오드 (D1)의 기능은 Q1이 턴온되어 칩을 손상시킬 때 과도한 전압이 Vcc 단자로 반전되는 것을 방지하는 것이다. IR2110 파워 서플라이에 연결된 다이오드 D1은 구동 파워 MOSFET의 피크 버스 전압보다 큰 역 내압을 가져야한다. 부트 스트랩 커패시터의 양단에서 방전을 방지하기 위해 다이오드는 고주파 고속 복구 다이오드를 사용해야한다. FR107, 최대 역 회복 시간은 500ns, 최대 역 내전 전압은 1000V입니다.
IR2110의 턴온 및 턴 오프 전송 지연 시간은 기본적으로 일치되며, 턴온 전송 지연 시간은 턴온 전송 지연 시간보다 25 ns 길어서 동일한 브리지의 전원 튜브 암은 작동 중에 동시에 켜지지 않으므로 관통 실패를 피할 수 있습니다. 나오다. 안전성을 더욱 높이기 위해 파워 튜브의 천천히 온과 속박에 저항 Rg과 다이오드 Dg가 각각 직렬로 연결됩니다. IR2110 구동 펄스의 상승 에지는 Rg에 따라 다릅니다. Rg 값이 너무 커서 드라이브 펄스의 상승 에지가 가파르지 않도록해야합니다. 너무 작아서 드라이브 전류가 너무 커서 IR2110이 손상되지 않아야합니다.
4 결론
본 논문에서는 전력 구동 칩 IR2110을 기반으로 한 브러시리스 DC 모터 전력 구동 회로를 설계하고 관련 장치를 선정하여 설계 하였다. 이 회로는 단순한 구조, 안정성 및 신뢰성을 특징으로합니다. 테스트 프로토 타입에 대한 검증은이 회로 구현이 효과적이고 실현 가능함을 보여줍니다.
