DC 모터의 IR2110 드라이브 제어 설계 및 DSP 구현
전력 전자 기술과 새로운 영구 자석 재료의 개발에 따라 DC 모터는 대부분의 가변 속도 모션 제어 및 폐쇄 루프 서보 제어 시스템 (예 : 로봇, 정밀 공작 기계, 자동차 전자 장치, 가전 제품). 전기 제품 및 산업 공정 분야에서 널리 사용됩니다.
현재, DC 모터 제어 디지털화가 주류 경향이되었으며, 고성능 모터 제어 알고리즘은 주로 주 제어 칩에 의해 실현됩니다. 고속, 다기능 디지털 신호 프로세서 (DSP)의 출현으로보다 복잡한 모터가 만들어집니다. 제어 전략이 구현됩니다. 이 문서에서 TMS320F28335는 주 제어 칩이고 IRF530은 구동 칩이며 IR2110은 주행 제어 칩입니다. H 브리지 구동 제어 설계는 DC 모터에 적용됩니다. 이 컨트롤은 좋은 결과를 얻었으며 사용 가치가 높습니다.
1, DC 모터 구동 원리
2, 하드웨어 회로 설계
하드웨어 회로 설계의 전반적인 개념은 그림 1의 스위치 K1, K4 및 K2, K3을 제어하기 위해 PWM 파형을 사용하여 모터의 정방향 및 역방향을 제어하고 PWM 파형의 듀티 사이클을 변경하여 모터를 만든다 다른 전압을 얻으십시오. 이로써 모터의 속도가 제어됩니다.
2.1, 스위칭 부품 선택
스위칭 소자는 바이폴라 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터로부터 선택 될 수있다. 파워 FET는 전압 제어 성분이기 때문에, 입력 임피던스가 크고, 스위칭 속도가 빠르며, 2 차 파괴가 발생하지 않는 등의 특성을 가지며, 고속 스위칭 동작의 요구 조건을 만족시킬 수있다. 이 설계에서 4 개의 스위치 모두 IR의 N 채널 강화 형 전력 MOSFET 튜브 IRF530을 사용하는데,이 MOSFET은 14A의 드레인 전류와 49A의 단일 펄스 전류를 견딜 수 있습니다. 최대 전압은 100V이며, 온 저항은 0.16Ω 이하입니다. 드라이브 요구 사항을 충족하십시오.
2.2, MOSFET 게이트 드라이브 장치의 선택
IR은 다양한 브리지 드라이버 IC (일반적으로 IR2110)를 제공합니다. 이 칩은 듀얼 채널, 게이트 구동, 고전압, 고속 전력 장치를위한 모 놀리 식 통합 드라이버 모듈이다. 칩에 고도로 집적 된 레벨 시프 팅 기술은 로직 회로 용 전력 디바이스의 제어 요구 사항을 크게 단순화시킨다. 드라이브 회로의 신뢰성을 향상시킵니다. 특히 상단 튜브는 외부 부트 스트랩 커패시터를 통해 전력을 공급받으며, 이는 다른 IC 드라이버에 비해 구동 전원의 수를 크게 줄여 준다. 이 디자인은 IR의 IR2110을 드라이버 칩으로 사용합니다.
2.3, 스위칭 주파수 선택
PWM 파의 주파수는 모터가 최대 토크와 토크의 평활도를 출력 할 수 있는지 여부에 영향을 미칩니다. 최대 토크가 주로 여기에서 고려됩니다. 최대 출력 토크를 얻으려면 회 전자 극의 방향을 알아야합니다. 즉 회 전자의 위치를 결정해야합니다.이 설계의 소형 DC 모터에서는 무시할 수 있습니다. 모터에서 비교적 큰 소음을 피하기 위해 PWM 파 주파수는 가능한 한 음향 파 범위 밖에 있어야합니다. 반면에 모터 권선의 유도 특성으로 인해 주파수가 높을수록 유도 리액턴스가 커지고 주파수가 높을수록 모터의 토크가 발생합니다. 더 작아진다 [9]. 분석 및 비교 후이 백서에서 결정된 최종 모터 주파수는 250Hz입니다. 저주파수 잡음이 있지만 출력 토크 효과는 매우 좋습니다.
2.4, 컨트롤러의 선택
현재, 특별한 PWM 파형 생성 칩 또는 마이크로 컨트롤러 (단일 칩 마이크로 컴퓨터, ARM, DSP, FPGA 등과 같은)에 의해 생성 될 수있는 PWM 파형을 생성하는 많은 방법이 있습니다. 이 백서에서 마이크로 컨트롤러는 전체 제어 시스템의 핵심 부분 인 TI의 TMS320F28335 유형 DSP를 사용합니다. 이 성능은 전체 하드웨어 시스템의 안정성을 어느 정도 결정합니다. TMS320F28335는 작동 주파수가 150MHz이고 PWM 출력이 12 비트 인 32 비트 부동 소수점 DSP이다. 6 개는 모터 제어에 이상적인 고정밀 PWM 채널입니다.
2.5, 드라이브 제어 회로의 전체 설계
상기 주요 구성 요소의 선택에 따라,도 1에 도시 된 구동 제어 하드웨어의 회로도가 도시된다. 3가 설계되었습니다.
PWM 파형은 DSP의 PWM에 의해 생성 된 다음 180 옴 저항 R5를 통해 옵토 커플러 TLP521로 보내진다. 이 설계의 PWM 주파수가 높지 않기 때문에 공통 옵토 커플러 TLP521이 요구 사항을 충족한다.
3, 회로 테스트
전반적인 테스트 결과에 따르면 DC 모터가 원활하게 작동하고 컨트롤이 정확하여 설계 요구 사항을 충족합니다.
본 논문에서는 DC 모터에 H 브릿지 구동 제어의 전체 공정 설계를 적용 하였다. 파워 MOSFET 칩 IRF530은 스위칭 부품으로 사용된다. IR2110은 MOSFET의 게이트 드라이브 제어로 사용됩니다. PWM 신호는 DSP에 의해 생성되고 옵토 커플러와 로직 제어를 통해 IR2110으로 보내집니다. 상부 아암 구동 전압의 플로팅 제어가 성공적으로 수행되고, 기동 정지 및 전진 / 후진 제어가 편리하게 수행 될 수 있고, 모터가 부드럽고 잘 작동하여 설계 목적이 달성된다. 이 문서에 제시된 구동 제어 회로는 다른 유사한 응용 분야에도 적합하며 실용적인 기준치가 큽니다.
