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  • 摘要:IR2304是美国IR公司生产的新一代半桥驱动集成芯片,该芯片内部集成了互相独立的控制驱动输出电路,可直接驱动两个中功率半导体器件如MOSFET或IGBT,动态响应快,驱动能力强,工作频率高,且具有多种保护功能。...
  • IR2304是美国IR公司生产的新一代半桥驱动集成芯片,该芯片内部集成了互相独立的控制驱动输出电路,可直接驱动两个中功率半导体器件如MOSFET或IGBT,动态响应快,驱动能力强,工作频率高,且具有...
  • 驱动电路中通常要用硬件电路当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型半桥...

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    驱动电路中通常要用硬件电路当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型半桥驱动芯片或者(EG2104)能够驱动高端和低端两个N沟道MOSFET,能提供较大的栅极驱动电流,并具有硬件死区、硬件防同臂导通等功用。运用两片IR2104(EG2104)型半桥驱动芯片能够组成完好的直流电机H桥式驱动电路,相比来讲EG2104的死驱时间更短,更加廉价。详情可以去看他的datasheet另外,由于驱动电路可能会产生较大的回灌电流,为避免对单片机产生影响,最好用隔离芯片隔离,隔离芯片选取有很多方式,如lvc245等,这些芯片常做控制总线驱动器,满足一定条件后,输出与输入相同,可停止数据单向传输,即单片机信号能够到驱动芯片,反过来不行。

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    下面就让我们来分析一下这个H桥驱动电路中各个电子元件的作用:

    (1)首先驱动芯片旁边的电容为旁路电容,一般选用钽电容,先来介绍一下钽电容的特点所在吧。钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极好。一般可以耐很高的温度和电压,常用于高频滤波。贴片电容容量较小、价格也贵,而且耐电压及电流能力相对较弱。

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    (2)电容C1和二级管D1相连,构成电荷泵。电容C1的A端通过二极管D1接12V,电容C1的B端接VBAT。当B点电位为0时,D1导通,12V开始对电容C1充电,直到节点A的电位达到12V;当B点电位上升至高电平VBAT时,因为电容两端电压不能突变,此时A点电位上升为12V+VBAT。所以,A点的电压就是一个方波,最大值是12V+VBAT,最小值是12V(假设二极管为理想二极管)。A点的方波经过简单的整流滤波,可提供高于12V的电压,在驱动控制电路中,H桥由4个N沟道功率MOSFET组成。若要控制各个MOSFET,各MOSFET的门极电压必须足够高于栅极电压。通常要使MOSFET完全可靠导通,其门极电压一般在10 V以上,即VCS>10 V。对于H桥下桥臂,直接施加10 V以上的电压即可使其导通;而对于上桥臂的2个MOSFET,要使VGS>10 V,就必须满足VG>Vm+10 V,即驱动电路必须能提供高于电源电压的电压,这就要求驱动电路中增设升压电路,提供高于栅极10 V的电压。考虑到VGS有上限要求,一般MOSFET导通时VGS为10 V~15 V,也就是控制门极电压随栅极电压的变化而变化,即为浮动栅驱动。因此在驱动控制电路中设计电荷泵电路,用于提供高于Vm的电压Vh,驱动功率管的导通。

    (3)电阻R3的作用是不让G极悬空,可以做一个简单的实验:找一个mos管,让它的G悬空,然后在DS上加电压,结果是在输入电压才几十V的时候,管子就烧掉了,因为管子导通了. mos管在没有加驱动信号的前提下会导通,那是因为管子的DG,GS之间分别有结电容,Cdg和Cgs.所以加在DS之间电压会通过Cdg给Cgs充电,这样G极的电压就会抬高直到mos管导通。

    (4)mos管两端并联的二极管一种说法是起续流作用,可以加快场效应管的关断速度,也有说是保护作用的,电机在反转时会产生很强的反向电动势,会毁坏元器件,起到卸荷的作用。还有说是起钳位的作用,由两个二极管反向串联组成,两个二极管首尾连接部位是受保护的节点。以1N5819为例,当该点的电压>VBAT+0.2V时候,D2导通;而当该点电压<-0.2V时,D1导通。因此,该点电压被钳位在-0.2V与VBAT+0.2V 之间。

    (5)PWM调速控制的基本原理是按一个固定频率来接通和断开电源,并根据需要改变一个周期内接通和断开的时间比(占空比)来改变直流电机电枢上电压的""占空比"",从而改变平均电压,控制电机的转速。在脉宽调速系统中,当电机通电时其速度增加,电机断电时其速度减低。只要按照一定的规律改变通、断电的时间,即可控制电机转速。而且采用PWM技术构成的无级调速系统.启停时对直流系统无冲击,并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。

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  • 半桥逆变电路是电子镇流器和电子节能灯中最常用也是最基本的电路,正确地理解它的工作原理,将有助于我们合理地选择元器件如磁环变压器、扼流电感、启动电容等元件的参数,正确地安排三极管的驱动电路,以降低它的...
  • 整理知识点,自行消化吧

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    在这里插入图片描述

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  • 实践驱动电路中通常要用硬件电路便当地控制开关,电机驱动板主要采用两种驱动芯片,一种是全桥驱动HIP4082,一种是半桥驱动IR2104,半桥电路是两个MOS管组成的振荡,全桥电路是四个MOS管组成的振荡。其中,IR2104型
  • IRF2104是一款半桥驱动芯片,驱动起来也相对比较简单而且将半桥电路功率管独立出来我们可以根据自己的需要来选择合适的功率管,适应性更大。电路如下所示:由两片IRF2104,、4片IIRF3703、两个二极管和两个10UF的...

    全桥电路在实际的项目中运用的也比较多(比如电机,半导体制冷片等),有时候全桥芯片会达不到我们的需求(比如功率特别大的时候),这时就需要我们自己来搭建一个符合我们需求的电路。 IRF2104是一款半桥驱动芯片,驱动起来也相对比较简单而且将半桥电路功率管独立出来我们可以根据自己的需要来选择合适的功率管,适应性更大。电路如下所示:由两片IRF2104,、4片IIRF3703、两个二极管和两个10UF的电容组成。

    C1、C2是自举电容;

    D1、D2自举二极管;

    IRF3703构成H桥的4个桥臂;

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    全桥电路

    掌握此电路的核心就是要弄懂自举电路是如何工作的下面简单介绍一下自举电路:

    自举电路也叫升压电路,利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件,利用电容不能突变的特性使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高。

    如下图所示当开关S1接3时MOS管导通此时C1负极与地相接电源通过D1、MOS管对电容进行充电当电路稳定之后电容正端电压对地为12V,负端对地电压为0V

    f4f6963205ea38acf78e6e132bb62a43.png

    充电电路

    当如下图所示MOS管关断时,由于电容电压不能突变,电容和12V电源相接C1负端相对地为12V ,由于二极管反向截止,正端的对地电压为电容充电电压和电源电压之和24V ,电容两端的电压为12V。

    6b19a1afd62b00254328c3a1e4d39f92.png

    放电电路

    了解了自举电路之后我们再来分析这个全桥电路就简单多了

    C1是自举电容,它是在Q2导通(此时Q1必定截止)期间(看作C1下端接地)由12V经D1完成充电的,等到Q2截止时C1下端就与地断开了,此时C1充有幅值等于12V的电压,就会上举使C1正端电位大于12V,因而使D1反偏而截止,这样C1上的电压充当电源就给Q1栅极提供了正向导通的偏压,使Q1导通。 C1充电的条件就是下管Q2导通如果无此条件(例如占空比变化到Q2始终处于截止状态)C1就自举不了S1就无法导通,这时就要另用独立电源来代替自举电容。

    在编程控制时特别要注意的是Q1、Q4同时,Q2、Q4同时导通且不能交叉同事导通否则会烧坏MOS管,在功率大时也要注意MOS管要加散热片。

    IRF2104的控制

    由芯片手册提供的控制图(如下图所示)可知:当SD=1时,即允许使能IR2104芯片时, Ho的波形与IN波形相同,Lo波形与IN波形则是反相的关系。Ho是高电平时,Lo就是低电平,反之Ho是低电平时,Lo就是高电平;这样使能芯片后我们控制输入端的PWM波形的占空比就可以对负载进行相应的控制了。

    00de02aebace2685aac82327e39b51cd.png
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  • 摘要:介绍了一个基于自激式半桥驱动器IR2135的荧光灯电子镇流器电路,着重介绍了灯丝预热和启动保护等单元电路的构成和的特点,并给出了详细电原理图。   关键词:电子镇流器;功率因数校正;灯丝预热;重启动 ...
  • 基于HIP6601的MOS的半桥电路测试

    千次阅读 2021-01-18 10:29:43
    通过 使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片 验证了 HIP6601 驱动的基本功能。将其与功率MOS管组成实际半桥电路,测试驱动电磁线圈相关数据。   ▌02 实验电路 1.测试电路板1 ▲ 实验电路原理图 ▲ 快速制版的...

     

    01 半桥MOS实验


    1.背景

    为了设计 全国大学生智能车竞赛 中的的信号节能组的信号源,使用 MOS半桥 驱动 无线节能信标组的线圈。 关于比赛规则请详见:《 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则

    通过 使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片 验证了 HIP6601 驱动的基本功能。将其与功率MOS管组成实际半桥电路,测试驱动电磁线圈相关数据。

    如下是从 淘宝购买到的HIP6601(¥3.00元) 。这个芯片将用于后面实验测试。

    ▲ 从淘宝购买到的HIP6601

    ▲ 从淘宝购买到的HIP6601

    2.对比TPS28225功能

    通过对比, HIP6601的功能与管脚定义与TPS28225是相通的,所以它的测试电路板与 测试半桥电路 TPS28225,NCP3420驱动MOS半桥 中的功能大体相同。

    在TPS28225测试过程中,发现TPS28225存在以下问题:

    • 上桥臂的自举电容CB的容量需要大于0.1(实际上使用10uF)才能够正常工作,否则无法正常输出驱动波形
    • 在占空比、频率不合适的情况下,TPS28225输出停止。

    以上具体原因尚未得到解释,猜测与TPS28225的内部上下桥臂的保护功能有关系。下面的测试中对比测试HIP6601是否也存在相同的问题。

    对于TPS28225详细的测量结果: 基于TPS28225功率MOS半桥电路测试

     

    02 实验电路


    1.测试电路板1

    (1)原理图

    测试电路设计参考在MOS半桥相同的设计方案。

    ▲ 测试实验SCH

    ▲ 测试实验SCH

    (2)PCB

    使用 一分钟制版法 制作实验电路板,如下:

    ▲ 快速制版实验PCB

    ▲ 快速制版实验PCB

    (3)焊接制作

    ▲ 焊接后的测试电路

    ▲ 焊接后的测试电路

    2.初步测试

    (1)工作电压

    根据 使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片测试结果,HIP6601工作电压为9.75V,下面重新测量这个工作电压。

    • 测量方式:逐步改变VCC电压,测量LGATE输出电压。如果LGATE电压。

    • 输入信号:10KHz,幅值(0~5V)

    • 电压从低到高:
      ▲ 工作电压从1V 逐步增加到15V

      ▲ 工作电压从1V 逐步增加到15V

    • 电压从高到低:
      ▲ 电压从15V逐步降低到1V

      ▲ 电压从15V逐步降低到1V

      从上面测量来看,HIP6601对于工作电压有一定的回滞。

    (2)输入信号

    • 信号的幅值:
    测量条件:
    A. HIP6601工作电压:10V
    B. 信号频率:10kHz,方波,占空比50%
    C.测量LGATE波形的电压。

    ▲ 输入信号(蓝色)与LGATE(粉色)信号

    ▲ 输入信号(蓝色)与LGATE(粉色)信号

    下面是测量的结果,从中可以看到只有当输入信号的幅值(峰值)接近3V的时候,芯片才能够正式工作。这一点与使用通用SOP8转接板调试半桥驱动芯片测量的结果(高于1.5V)相差很多。

    ▲ 输入信号的幅值与LGATE平均电压

    ▲ 输入信号的幅值与LGATE平均电压

    • 信号的延迟:

    ▲ 输入信号上升沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上升沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上下降沿LGATE时间延迟

    ▲ 输入信号上下降沿LGATE时间延迟

    • 信号的频率范围:

    ▲ 输入频率为1Hz时,LGATE波形

    ▲ 输入频率为1Hz时,LGATE波形

    ▲ 输入频率为1MHz时,LGATE波形
    ▲ 输入频率为1MHz时,LGATE波形

     

    03 空载试验


    1.输入输出

    测试条件:
    A. HIP6601工作电压:10V
    B. MOS电路工作电压:12V
    C.输入信号:100kHz,方波,0~5V,50%

    ▲ 输入信号与OUT信号

    ▲ 输入信号与OUT信号

    ▲ 下降沿延迟信号

    ▲ 下降沿延迟信号

    ▲ 上升沿延迟信号

    ▲ 上升沿延迟信号

    2.不同频率下的工作电流

    随着频率增加,HIP6601的工作电流与半桥MOS母线电流如下图所示。
    ▲ 不同频率下HIP6601工作电流与半桥母线电流

    ▲ 不同频率下HIP6601工作电流与半桥母线电流

    在100kHz工作频率下,HIP6601的工作电压大约20mA,在10V工作电压下,HIP6601的温度手摸起来有点高了。

    setf=[10000.0000,20000.0000,30000.0000,40000.0000,50000.0000,60000.0000,70000.0000,80000.0000,90000.0000,100000.0000,110000.0000,120000.0000,130000.0000,140000.0000,150000.0000,160000.0000,170000.0000,180000.0000,190000.0000,200000.0000,210000.0000,220000.0000,230000.0000,240000.0000,250000.0000,260000.0000,270000.0000,280000.0000,290000.0000,300000.0000,310000.0000,320000.0000,330000.0000,340000.0000,350000.0000,360000.0000,370000.0000,380000.0000,390000.0000,400000.0000,410000.0000,420000.0000,430000.0000,440000.0000,450000.0000,460000.0000,470000.0000,480000.0000,490000.0000,500000.0000,510000.0000,520000.0000,530000.0000,540000.0000,550000.0000,560000.0000,570000.0000,580000.0000,590000.0000,600000.0000,610000.0000,620000.0000,630000.0000,640000.0000,650000.0000,660000.0000,670000.0000,680000.0000,690000.0000,700000.0000,710000.0000,720000.0000,730000.0000,740000.0000,750000.0000,760000.0000,770000.0000,780000.0000,790000.0000,800000.0000,810000.0000,820000.0000,830000.0000,840000.0000,850000.0000,860000.0000,870000.0000,880000.0000,890000.0000,900000.0000,910000.0000,920000.0000,930000.0000,940000.0000,950000.0000,960000.0000,970000.0000,980000.0000,990000.0000,1000000.0000]
    hipc=[0.0159,0.0159,0.0160,0.0165,0.0170,0.0175,0.0181,0.0186,0.0192,0.0198,0.0203,0.0209,0.0215,0.0221,0.0227,0.0233,0.0239,0.0245,0.0251,0.0256,0.0262,0.0268,0.0274,0.0280,0.0285,0.0291,0.0297,0.0302,0.0308,0.0314,0.0320,0.0325,0.0331,0.0336,0.0342,0.0348,0.0353,0.0359,0.0364,0.0370,0.0376,0.0381,0.0387,0.0392,0.0398,0.0403,0.0409,0.0415,0.0420,0.0426,0.0431,0.0437,0.0442,0.0448,0.0454,0.0459,0.0464,0.0470,0.0475,0.0481,0.0486,0.0492,0.0498,0.0503,0.0509,0.0514,0.0520,0.0525,0.0531,0.0536,0.0542,0.0547,0.0552,0.0558,0.0563,0.0569,0.0574,0.0580,0.0585,0.0591,0.0596,0.0601,0.0607,0.0613,0.0618,0.0623,0.0629,0.0634,0.0640,0.0645,0.0650,0.0656,0.0661,0.0666,0.0672,0.0677,0.0683,0.0688,0.0693,0.0699]
    busc=[0.0328,0.0333,0.0333,0.0335,0.0340,0.0343,0.0347,0.0351,0.0353,0.0356,0.0359,0.0362,0.0364,0.0366,0.0369,0.0371,0.0374,0.0377,0.0380,0.0382,0.0385,0.0387,0.0390,0.0392,0.0394,0.0397,0.0399,0.0402,0.0404,0.0407,0.0409,0.0411,0.0414,0.0417,0.0418,0.0421,0.0424,0.0425,0.0428,0.0430,0.0433,0.0435,0.0438,0.0441,0.0443,0.0446,0.0448,0.0451,0.0453,0.0455,0.0458,0.0460,0.0462,0.0465,0.0467,0.0470,0.0472,0.0474,0.0476,0.0478,0.0481,0.0484,0.0486,0.0489,0.0491,0.0494,0.0496,0.0498,0.0501,0.0503,0.0505,0.0507,0.0509,0.0512,0.0514,0.0516,0.0518,0.0521,0.0523,0.0526,0.0527,0.0529,0.0532,0.0535,0.0537,0.0539,0.0540,0.0543,0.0545,0.0547,0.0550,0.0551,0.0553,0.0555,0.0557,0.0559,0.0562,0.0564,0.0566,0.0569]
    

    3.自举电容对于输出信号的影响

    (1)自举电容CB=0.1uF

    ▲ 在CB=0.1uF的情况下的输出电压波形

    ▲ 在CB=0.1uF的情况下的输出电压波形

     

    ▌结论


    通过实验测试了HIP6601高速半桥MOS驱动电路的の工作状态。初步验证了该电路的工作功能。对于该驱动芯片的静态工作特性和动态工作特性进行了初步测试。

    ■ 相关文献链接:

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-16
    #
    # Note:
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    
    dg1062open()
    
    #------------------------------------------------------------
    gifid = 8
    setv = linspace(0, 5, 100)
    tspgiffirst(gifid)
    
    dh1766volt(12)
    time.sleep(2)
    
    vdim = []
    
    #------------------------------------------------------------
    for v in setv:
    #    dh1766volt(v)
        dg1062volt(1,v)
        dg1062offset(1, v/2)
    
        time.sleep(1)
        meter = meterval()
        vdim.append(meter[1])
        tspgifappend(gifid)
    
        printff(v, meter)
    
        tspsave('measure', v=setv, outv = vdim)
    
    dh1766volt(12)
    
    plt.plot(setv, vdim)
    plt.xlabel("Voltage(V)")
    plt.ylabel("Output Voltage(V)")
    plt.grid(True)
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    printf('\a')
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST1.PY
    #============================================================
    
    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-24
    #
    # Note: Measure the HIP6601 and half bridge current without
    #       any load.
    #
    #============================================================
    
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    
    setf = linspace(10000, 1000000, 100)
    dg1062open()
    
    dg1062freq(1, 10000)
    hipc = []
    busc = []
    
    for f in setf:
        dg1062freq(1,f)
        time.sleep(1)
    
        meter = meterval()
        hipcurr = meter[0] * 20            # mA
        buscurr = dh1766curr()
    
        printff(f, hipcurr, buscurr)
        hipc.append(hipcurr)
        busc.append(buscurr)
    
        tspsave('measure', setf=setf, hipc=hipc, busc=busc)
    
    dg1062freq(1,10000)
    
    plt.plot(setf, hipc, label='HIP6601 Current')
    plt.plot(setf, busc, label='Bridge Bus Current')
    plt.xlabel("Frequency(Hz)")
    plt.ylabel("Current(mA)")
    plt.grid(True)
    plt.legend(loc="upper right")
    plt.tight_layout()
    plt.show()
    
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST2.PY
    #============================================================
    

    1. 实验电路板AD工程文件:AD\Test\2021\TestHIP6601\TestHIP6601.SchDoc ↩︎

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  • 摘 要:根据大功率LED的供能要求,从EMI滤波、功率因素校正、半桥谐振转换三个方面着手,以FAN6961和FSFR2100为控制芯片,设计了一款大功率的高效率LED驱动电路,在90~264VAC的线路输入和满载下,功率因数高于93%,...
  • 针对IGBT的半桥或者全桥的驱动,利用具有双通道集成驱动的IR2110来驱动IGBT。对其自举工作原理进行了分析,同时增加了栅极电平箝位电路,克服了IR2110不能产生负偏压的缺点,并在2 kW、400 V汽车直流充电器中以此...
  • 该种方式诞生于2002年5月,在全桥或半桥电路中,PWM 输出的信号经信号变压器或高速光耦传递至二次侧,再经过RC网络积分后, 经过MOSFET驱动器去驱动同步整流的MOSFET,驱动信号的脉冲宽度几乎不变, 保持各50%的...
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  • 介绍了一种半桥式激光电源的设计,并对其工作原理进行了论述。该激光器基于PWM控制芯片SG3525,采用恒频脉宽调制控制方式,自动调整输出功率得到稳定的电源输出。对脉冲变压器隔离驱动电路进行了详细设计,并设计了...
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  • 本文主要的主要是开关电源驱动器PM4040F在中小功率半桥电路的应用
  • HSPWM波产生电路及死区电路的分析

    万次阅读 2018-01-29 13:57:28
    H的工作原理如下,正波时Q1,Q4导通,Q2,Q3截止;负波时Q2,Q3导通,Q1,Q4截止。而且要保证Q3和Q4,Q1和Q2不能同时导通。即Q3与Q4,Q1与Q2要有死区,所谓死区就是在导通和关断不是同时进行的,要错开一段时间。以...
  • 电机qudong电路

    2021-04-16 09:29:41
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  • 根据D类功放的原理分别设计了前置放大电路,三角波发生电路,比较电路,驱动电路半桥功率放大电路,滤波电路六个模块,其中三角波产生电路及比较电路共同组成脉宽调制(PWM)模块,半桥功率放大电路采用驱动电流小...

空空如也

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半桥驱动电路原理