(4)LED灯
为了观察751个开关管的工作情况以及换相情况,在AT、BT、CT,AB、BB、CB的输出管脚分别串联一个LED灯红色为高速驱动开关管工作,绿色为低速驱动开关管工作。在LED灯一端串联排阻,作为限流电阻。另外在MC33035的14引脚(Fault)串联一个LED灯作为观察错误报警信号,同样串联一个22K排阻作为限流电阻。
(5) ULN2004 图4.7
由于芯片MC33035的19(CB)、20(BB)、21(AB)引脚输出为高电平,无法与LED灯形成回路,所以为了实现LED功能,加一个ULN2004芯片。它输入一个高电平之后经过逻辑非门,转换成低电平,和管脚1、2、24输出一样。从而能使LED工作。
(6)60°/120°切换管套
考虑到电机有60度换相也有120度换相,为了使系统控制回路能够通用与60度换相和120度换相的无刷直流电动机,在22号引脚输出端串联一个管套。当管套套上后,短路接地,则适合120度换相的电机,当不套管套时候,则为高电平,适合60度换相的电机。
(7)ULN2004是达林顿晶体管阵列,它具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点适应于各类要求高速大功率驱动的系统。
图4.8和4.9分别是ULN2004的引脚图以及内部功能图
图4.8 ULN2004内部功能图 图4.9 UNL2004引脚图
4.2驱动电路设计
4.2.1 功率开关电路设计
逆变器将直流电转换成交流电向电机供电。与一般逆变器不同,它的输出频率不是独立调节的,而是受控于转子位置信号,是一个“自控式逆变器”。由于采用自控式逆变器,无刷直流电动机输入电流的频率和电机转速始终保持同步,电机和逆变器不会产生振荡和失步,这也是无刷直流电动机的重要优点之一。驱动管原理图如图4.10所示
图4.10 驱动管原理图
4.2.2 IR2103 芯片功能介绍
(1)IR2103功能介绍
半桥驱动IR2103芯片是IR公司专为驱动功率开关管而设计的,是一种高电压高速的功率MOSFET和IGBT驱动器,它有两个独立的高端和低端输出通道,一个芯片可以驱动两个MOSFET管或者IGBT管。它的逻辑输入与标准的CMOS或者LSTTL输出兼容,最低3.3V逻辑触发。它的输出驱动的特点为高脉冲电流缓冲阶段,这是为最小非直通驱动设计的。输出的浮置通道可用来驱动高端接于600V(最大)的N沟道电力MOSFET或者IGBT。IR2103管脚图如图4.11所示。
图4.11 IR2103引脚图
(2)IR2103的主要参数
表4.1 IR2103 工作参数
参数 最小值/ V 最大值/ V
VB VS + 10 VS + 20
VS - 4 600
HO VS VB
VCC 10 20
LO 0 VCC
VDD VCC + 4. 5 VCC + 20
VSS - 5 + 5
(3)选择IR2103的理由
三相无刷直流电动机开环换相控制线路由MC33035和少量外围元件组成的三相、751相、全波驱动开环无刷直流电动机控制电路。高侧和低侧都为MOSFET开关管。驱动电路采用IR公司的IR2103,该芯片采用悬浮充电技术驱动MOSFET、IGBT,以三相逆变桥为例,仅需一组电源即可。当LO为“1”时VT2导通,Vcc通过二极管向电容C充电,所以只要LO有输出脉冲就可以重复上述过程,电容C被反复充电至Vcc,由于驱动电路是MOS电路,耗电极小,而MOSFET或者IGBT驱动功率极小,所以Vb和Vs之间的电容C两端冲的电可以文持上侧功率管的工作需要。MC33035驱动输出端上侧驱动为OC门输出“0”有效,下侧驱动为推拉门输出“1”有效,因此上侧输出端链接IR2103的LO端,下侧输出端链接IR2103的HO端。而IR2103能把上驱动和下驱动输出都变成高电平有效。 MC33035小功率无刷直流电动机调速系统设计+电路原理图(10):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_257.html