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基于HIP4081的厚膜H橋電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計

作者: 時間:2009-07-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3.1 電路工作邏輯時序及電機(jī)運動狀態(tài)分析
在圖5中,當(dāng)使能端D1S處于高電平“1”時,無論ALI,BLI是“1”還是“O”,ALO,BLO,AH0,BH0都為“0”,電路處于禁止?fàn)顟B(tài),電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)使能端DIS處于低電平“O”時,ALl和BLI可通過反相器分別同時接收PWM信號的高電平“1”和低電平“0”。當(dāng)ALl為1,BLI為0時,此時,ALO為1,AHO為0,BLO為O,BHO為1,H橋中的MOS管M1與M4導(dǎo)通,H橋處于圖1狀態(tài),電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)ALI為O,BLI為1時,此時,AL0為0,AHO為1,BLO為1,BHO為O,H橋中的MOS管M3與M2導(dǎo)通,H橋處于圖2狀態(tài),電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)ALI,BLI同時為O時,ALO,BLO都為O,AH0,BHO都為1,電機(jī)中沒有電流流過,處于制動狀態(tài)。當(dāng)ALI,BLI同時為1時,AL0,BLO都為1,AHO,BHO都為O,電機(jī)中也沒有電流流過,同樣處于制動狀態(tài)。其邏輯關(guān)系如表2所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188830.htm

3.2 死區(qū)時間的考慮
在圖5中,保證H橋上2個同側(cè)的MOS管(M1和M2,M3和M4)不會同時導(dǎo)通非常重要。如果MOS管M1和M2(或M3和M4)同時導(dǎo)通,那么電流就會從電源Vs正極穿過2個MOS管直接回到負(fù)極。此時,電路中除了MOS管外沒有其他任何負(fù)載,因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值(該電流僅受電源性能限制),甚至燒壞MOS管。基于上述原因,在實際驅(qū)動電路中要使M1與M2或M3與M4在導(dǎo)通時間上有一個延遲,也稱死區(qū)時間。
留有HDEL和LDEL兩個端口(見圖4),用戶通過外接電阻,可根據(jù)實際電路工作情況,自行定制死區(qū)時間。死區(qū)時間與HDEL/LDEL電阻的關(guān)系如圖6所示。

3.3 效率的考慮
在圖5中,決定驅(qū)動電路效率的主要是以下3個因素:H1P的靜態(tài)功耗;Vcc電源的動態(tài)功耗;MOS管的I2R損耗。
由于是CMOS器件,第(1)項損耗很小,可忽略不計,第(2)項損耗雖然大一些,但遠(yuǎn)小于(3)項(尤其是滿負(fù)荷輸出時)。而MOS管的I2R由其導(dǎo)通電阻決定,因此選擇合適的M0s管組成H橋電路,可以減少(3)項損耗。該電路選用N溝道HEXFETPower MOSFET IRFPP250N,其導(dǎo)通電阻為O.075 Ω,降低了導(dǎo)通損耗,提高了效率。
3.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的考慮
(1)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用混合集成技術(shù)設(shè)計,如圖7所示,在具有高導(dǎo)熱率的AlN陶瓷基板上通過印燒工藝制作基板,并通過基板金屬化與焊接技術(shù),將ALN基板與金屬外殼進(jìn)行焊接,大大提高了電路的導(dǎo)熱能力和功率密度。

(2)在圖7中,產(chǎn)品內(nèi)部全部有源器件采用裸芯片,通過混合集成電路的二次集成工藝技術(shù),將元器件、ALN厚膜陶瓷基板以及金屬外殼組裝在一起。形成具有全密封金屬外殼、外形尺寸為32 mm×32 mm×7 mm的雙列直插式厚膜混合集成產(chǎn)品,大大縮小了體積,減少了產(chǎn)品內(nèi)部級連和焊點,提高了可靠性。

4 結(jié) 語
這里設(shè)計的厚膜電路經(jīng)過實際應(yīng)用表明:該電路不僅安全可靠地實現(xiàn)了電機(jī)的雙向轉(zhuǎn)動和調(diào)速,提高了驅(qū)動電路和系統(tǒng)的可靠性,而且產(chǎn)品體積小,導(dǎo)熱性能好,效率高,能在惡劣的使用環(huán)境下安全工作,適合軍、民兩用。


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