R2130是国际整流器公司最新推出的高压集成驱动器,可作为交直流调速、UPS电源、电子镇流器以及永磁无刷电机调速电路中主功率元件的驱动电路。IR2130可直接驱动中小容量的功率场效应管(MOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)和场效应控制晶闸管(MCT)等。IR2130具有六路输入信号和六路输出信号,其中六路输出信号中的三路具有电平转换功能,因而它既能驱动桥式电路中低压侧的功率器件,又能驱动高压侧的功率元件。也就是说,该驱动器可共地运行,且只需一路控制电源,而常规的驱动系统通常包括光电隔离器件或者脉冲变压器,同时还必须向驱动电路提供相应的隔离电源。
IR2130引脚功能
IR2130引脚排列如上图所示,VCC为输入电源,HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3为输入端,FALUT为故障输出端,ITRIP为电流比较器输入端,CAO为电流放大器输出端,CA-为电流放大器反向输入端,VSS为电源地,VSD为驱动地,L01,L02,L03为三路低侧输出,VB1、VB2、VB3为三路高侧电源端,HO1、VS1,HO2、VS2、HO3、VS3为三路高侧输出端。
IR2130在电机驱动中的应用
本文将IR2130作为信号的前级驱动,将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中做驱动信号的转换。三相逆变桥中的一个桥的典型连接如图2所示,系统主供电电压为220VAC,经整流滤波得到的近310V的直流母线电压,图中C1是自举电容,为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量,当开关频率大于5kHz 时, 该电容值应不小于0.1UF, 且选低漏电流的瓷片电容为好;D1为自举二极管,其作用是防止上桥臂导通时的直流电压母线电压加到IR2130的电源上而使器件损坏,因此D1应有足够的反向耐压,为了满足主电路功率管开关频率的要求,D1还应选超快速恢复型二极管。R1和R2是IGBT的栅极限流电阻, 一般可采用十几到几十欧。不同电阻值对IGBT的动态特性将产生极大的影响,数值较小的栅极电阻使栅极电容充放电较快,但同时它只能承受较小的栅极噪声,并导致栅极-发射极之间电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问题。不同电流容量的IGBT器件的栅极限流电阻有不同的取值 ,功率越大的管子栅极电阻应越小。
图2 IR2130在半桥驱动中的典型接线
驱动系统通过IR2130将电机控制PWM信号,经三相半桥逆变电路后驱动电机,实现了电机电流调节,结果如图3所示,通道1为给定电流,通道2为实际输出电流,从结果上看,电流波形和给定电流基本吻合(由于控制的需要,给定与实际电流的相位相反)。
IR2130使用注意事项
首先IR2130在使用上要注意以下几点:
1、由于IR2130的电流检测输入端直接与主电路连接,很容易引入干抗,因此电流检测电阻应采用无感电阻。
2、由于IR2130 采用了不隔离的驱动方式,若主电路功率器件损坏,高压将直接串入IR2130,引起IR2130永久性损坏, 严重时还会将IR2130 前级电路击穿。所以当IR2130的输入信号来自微处理器时必须采取隔离措施[3]。
其次由IR2130组成的自举电路各个参数的选择要注意,特别是自举电容和自举二极管,栅极电阻也是必须要考虑的因素之一。PCB的布局和布线上也有严格要求,如何减小自举电路上由于引脚连接和PCB引线上产生的电感,可从以下几个方面考虑:
(1)使用宽线直接连接两个功率器件,不要有环路和远离;
(2)单点连接IR213O的地和功率地,同时考虑功率地和逻辑地的单点连接; (3)IR2130距离功率器件越近越好,自举电容尽量靠近驱动IC;
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