Application dans le circuit d'entraînement de moteur à courant continu sans balais
La puce IR2110 d’IR est un module de pilotage monolithique intégré pour des dispositifs d’alimentation haute vitesse, haute tension et à canal double, pilotés par grille. En raison de sa petite taille, de son faible coût, de son intégration élevée, de sa réponse rapide, de sa tension de polarisation élevée et de ses capacités de pilotage puissantes, ce circuit intégré bootstrap pour les entraînements MOSFET de puissance et IGBT a été ajusté depuis son introduction. Largement utilisé dans des domaines tels que la conversion de vitesse et de puissance. L'IR2110 utilise des circuits d'amorçage avancés et une technologie de décalage de niveau pour simplifier considérablement les exigences de contrôle des dispositifs logiques pour les dispositifs d'alimentation, permettant à chaque paire de MOSFET (supérieur et inférieur) de partager un seul IR2110, et tous les IR2110 peuvent partager une alimentation indépendante. Pour un onduleur en pont triphasé à 3 tubes typique, trois IR2110 peuvent être utilisés pour entraîner trois bras de pont, ne nécessitant qu'une alimentation de 10V à 20V. De cette manière, le volume du circuit de commande et le nombre de sources d'alimentation sont considérablement réduits en ingénierie, la structure du système est simplifiée et la fiabilité du système est améliorée.
1. Structure interne et caractéristiques fonctionnelles de l'IR2110
Lorsque le signal logique d'entrée HIN / LIN = 1, le signal de sortie HO / LO = 1, le MOSFET de contrôle est activé; Lorsque HIN / LIN = 0, HO / LO = 0, le MOSFET de contrôle est désactivé et son entrée SD peut être utilisée pour bloquer ce variateur. Si les deux tensions de commande sont inférieures à 8,3 V, le signal de sortie sera bloqué sur la puce en raison d'une sous-tension. La tension de commande de la grille de sortie varie de 10V à 20V et son temps de conversion de niveau typique est: Ton = 120ns, Toff = 94ns. Le temps mort typique est 10ns. Le circuit intégré à bande morte empêche la conduction en ligne droite causée par le délai de mise hors tension du dispositif MOS et améliore la fiabilité du système.
2, circuit d'entraînement de moteur à courant continu sans balai
Le moteur CC sans balai à aimants permanents est un nouveau type de moteur développé avec le développement de matériaux à hautes performances pour aimants permanents, de la technologie de commande de moteur et de la technologie de l'électronique de puissance. Il présente les avantages suivants: structure simple, fonctionnement fiable, maintenance pratique et longue durée de vie. En outre, il présente de nombreux avantages, tels qu'une efficacité de fonctionnement élevée, aucune perte d'excitation et une bonne performance de régulation de la vitesse du moteur à courant continu, ainsi que des caractéristiques de densité de puissance élevée, de faible vitesse et de couple élevé. Son application a rapidement évolué, passant de l'industrie militaire initiale à l'aérospatiale, au médical, à l'information, aux appareils ménagers et à l'automatisation industrielle.
3, le choix du périphérique d'amorçage
Dans le circuit d’entraînement du moteur à courant continu sans balai, le tube d’alimentation à trois voies du bras inférieur est commandé par le tube MOS interne de la puce IR2110 par Vcc (+ 15V), et la puissance d’entraînement de grille du tube d’alimentation à trois voies de le bras est chargé et stocké par le condensateur de démarrage. Réalisé. Comme le montre la figure 3, C1 et D1 sont des condensateurs d'amorce et des diodes, respectivement, et C2 est un condensateur de filtrage de Vcc. On suppose que C1 a été chargé à une tension suffisante (Vc1Vcc) lors de la désactivation de Q1. Lorsque la broche 10 (HIN) est haute, Vc1 est appliqué entre la grille et la source de Q1, C1 est déchargé via le condensateur grille-source Rg1 et Q1, Cge1, et Cge1 est chargé. À ce stade, Vc1 peut être équivalent à un. source d'énergie. Lorsque la broche 10 (HIN) est faible, la charge de la grille Q1 est rapidement libérée par Rg1, Dg1, Rx1, etc., et Q1 est désactivée. Après un court temps mort (td), un autre IR2110 commande l'activation de Q2, Vcc charge C1 via D1 et Q2 et reconstitue rapidement l'énergie nécessaire pour C1, de sorte que la boucle implémente de manière répétée la conduite par bootstrap.
Si C1 est lentement chargé par la charge, lorsque la tension du condensateur d'amorçage C1 est toujours inférieure à 8,3 V lorsque la tension d'amorçage est supérieure à HIN = 1, le signal de commande de sortie sera bloqué par la logique sur puce en raison d'une sous-tension, et Q1 ne fonctionnera pas. Le choix des condensateurs de levage est très important. Si vous ne le faites pas correctement, la puce sera endommagée ou ne fonctionnera pas correctement. La capacité du condensateur de démarrage dépend de la fréquence de commutation du transistor MOSFET de puissance à piloter, des cycles de fonctionnement à la mise en marche et à l'arrêt, ainsi que du courant de charge de la porte. Comme le circuit de commande de moteur à courant continu sans balai a un tube MOSFET de puissance allumé à tout moment de son fonctionnement et que le système adopte le mode de modulation PWM du bras supérieur, le rapport de temps de charge du condensateur de démarrage dans le circuit de commande est fourni. L'alimentation de l'entraînement prend beaucoup de temps et le condensateur d'amorçage est facile à charger. Il est donc possible de sélectionner une valeur de capacité plus grande. Ce circuit de pilotage sélectionne le condensateur électrolytique 1uF.
La fonction de la diode D1 dans le circuit est d’empêcher que la tension excessive ne soit inversée dans la borne Vcc lorsque le Q1 est allumé pour endommager la puce. La diode D1 connectée à l'alimentation IR2110 doit avoir une tension de maintien inverse supérieure à la tension de bus de crête du MOSFET de puissance entraîné. Pour éviter une décharge aux deux extrémités du condensateur de démarrage, la diode doit utiliser une diode de récupération rapide haute fréquence. FR107, son temps maximum de récupération en retour est de 500 ns, la tension de tenue en marche maximale de 1000V.
Les temps de retard de transmission à l'allumage et à l'extinction de l'IR2110 sont essentiellement identiques, et le temps de transmission à l'émission est plus long que le temps de transmission à l'extinction de 25 ns, ce qui garantit que le tube de puissance du même pont Le bras ne s'allume pas simultanément pendant le fonctionnement, évitant ainsi la défaillance totale. se produire. Afin d’améliorer encore la sécurité, le tube de puissance \ slow-on et fast-off \, la résistance Rg et la diode Dg sont respectivement connectés en série au niveau de la porte du tube de puissance. Le front montant de l'impulsion de commande IR2110 dépend de Rg. La valeur Rg ne doit pas être trop grande pour empêcher le front montant de l'impulsion d'attaque d'être raide, mais elle ne doit pas être trop petite pour que le courant d'attaque soit trop important pour endommager le IR2110.
4. Conclusion
Dans cet article, le circuit de commande de puissance de moteur à courant continu sans balai basé sur la puce de commande de puissance IR2110 est conçu, et les dispositifs associés sont sélectionnés et conçus. Le circuit présente les caractéristiques de structure simple, de stabilité et de fiabilité. La vérification sur un prototype de test montre que la mise en œuvre de ce circuit est efficace et réalisable.
