某光電裝備電機(jī)驅(qū)動電路失效分析

摘要：驅(qū)動電路的性能很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)中主要考慮功能和性能等方面的因素。本文首先介紹了某平臺的電機(jī)驅(qū)動電路，然后就實(shí)際工作及實(shí)驗(yàn)中驅(qū)動電路出現(xiàn)的失效信息作以分析，對問題進(jìn)行總結(jié)：導(dǎo)致樣品失效原因是由于電機(jī)產(chǎn)生的反電動勢使功率模塊內(nèi)部的三極管芯片產(chǎn)生表面擊穿，致使電源與地短路，產(chǎn)生大電流導(dǎo)致功率模塊與繼電器以及三極管燒毀。最后并提出了解決方案。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動電路；失效分析；H橋；PWM

驅(qū)動電路的性能很大程度上影響整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)中主要考慮功能和性能等方面的因素，例如電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動、需不需要調(diào)速等等。對于單向的電機(jī)驅(qū)動，只要用一個(gè)大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可：但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。
我某平臺的驅(qū)動電路為雙極性驅(qū)動方式，利用H橋驅(qū)動電路和PWM控制實(shí)現(xiàn)對直流電動機(jī)正反兩個(gè)方向的調(diào)速控制和伺服控制。由于H橋驅(qū)動電路和PWM調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動電路存在共態(tài)導(dǎo)通、反向制動電流過大等一些問題，在實(shí)際工作和實(shí)驗(yàn)中，會遇到驅(qū)動電路失效問題。下面，就幾種經(jīng)常出現(xiàn)的失效現(xiàn)象對驅(qū)動電路作以失效性分析。

1 某平臺的電機(jī)驅(qū)動電路
1．1 功率驅(qū)動電路部分
控制信號經(jīng)過比較器產(chǎn)生方波，經(jīng)過如圖1所示電路輸出(H1～H4)到功率模塊。通過計(jì)算機(jī)控制繼電器的吸合，為功率模塊供電，功率模塊輸出控制信號到機(jī)構(gòu)。

1．2 功率模塊部分
該設(shè)備功率模塊采用東芝某型號功率模塊，模塊內(nèi)部電路構(gòu)成是典型的“H橋驅(qū)動電路”。電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠。
如圖2所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。