時間:2008-01-14 14:39:00來源:dujing
圖1 H橋開關電路(Ⅰ) 圖2 H橋開關電路(Ⅱ)[/align]
小功率驅動電路可以采用如圖1所示的H橋開關電路。UA和UB是互補的雙極性或單極性驅動信號,TTL電平。開關晶體管的耐壓應大于1.5倍Us以上。由于大功率PNP晶體管價格高,難實現,所以這個電路只在小功率電機驅動中使用。當四個功率開關全用NPN晶體管時,需要解決兩個上橋臂晶體管(BG1和BG3)的基極電平偏移問題。圖2中H橋開關電路利用兩個晶體管實現了上橋臂晶體管的電平偏移。但電阻R上的損耗較大,所以也只能在小功率電機驅動中使用。
當驅動功率比較大時,一般橋臂電壓也比較高,例如直接取工頻電壓,單相220V,或三相380V。為了安全和可靠,希望驅動回路(主回路)與控制回路絕緣。此時,主回路必須采用浮地前置驅動。圖3所示的浮地前置驅動電路都是互相獨立的,并由獨立的電源供電。由于前置驅動電路中采用了光電耦合,使控制信號分別與各自的前置驅動電路電氣絕緣,于是使控制信號對主回路浮地(或不共地)。
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圖3 大功率驅動電路[/align]
3. 具有光電耦合絕緣的前置驅動電路
對于大功率驅動系統,希望將主回路與控制回路之間實行電氣隔離,此時常采用光電耦合電路來實現。有三種常用的光電耦合電路如圖4所示,其中普通型的典型型號是4N25、117等,高速型的典型型號有985C,高電流傳輸比型也稱達林頓型,典型型號有113等。
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圖4 典型光電耦合器電路[/align]
圖中,普通型光耦的Ic/Id=0.1~0.3;高速型光耦采用光敏二極管;高電流傳輸比型光耦的Ic/Id=0.5;它們的上升延時時間和關斷延時時間分別為tr,ts>4~5μs;tr,ts<1.5μs;tr,ts為10μs左右。
光電耦合器與后續電路結合就能構成前置驅動電路,如圖5所示。這個前置驅動電路的上升延時tr——3.9μs,關斷延時ts——1.6μs,可以在中等功率系統中使用。
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圖5 前置驅動電路[/align]
為了對功率開關提供最佳前置驅動,現在已有很多專用的前置驅動模塊。這種驅動模塊對功率開關提供理想前置驅動信號,保證功率開關迅速導通,迅速關斷,對功率開關的飽和深度進行最佳控制,對功率開關的過電流、過熱進行檢測和保護。例如,EX356、EX840等等。
4. 防直通導通延時電路
對H橋驅動電路上下橋臂功率晶體管加互補信號,由于帶載情況下,晶體管的關斷時間通常比開通時間長,這樣,例如當下橋臂晶體管未及時關斷,而上橋臂搶先開通時就出現所謂“橋臂直通”故障。橋臂直通時電流迅速變大,造成功率開關損壞。所以設置導通延時,是必不可少的。圖6是導通延時電路及其波形。
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圖6 導通延時電路及波形[/align]
導通延時,有時也稱死區時間,可通過RC時間常數來設置;對GTR可按0.2μs/A來設置;對MOSFET可按0.1~0.2μs設計,且與電流無關,IGBT可按2~5μs設計。舉例說明,若為GTR,f=5kHz,雙極性工作,調寬區域為T/2=1/10=0.1ms。若I=100A,則Δt=0.2X100=20μs,則PWM調制分辨率最大可能性為
(T/2)Δt=0.1/0.02=5 (5)
這說明死區時間占據了調制周期的1/5,顯然是不可行的。所以對于100A的電機系統,GTR的開關頻率必須低于5kHz。例如,2kHz以下,此時分辨率達12.5左右。
驅動電路的設計還有很多問題,例如過壓、過流、過熱、泵升保護等等。標簽:
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