电动机运用的日益广泛，使其驱动操控的研讨也越来越成为人们研讨的热门。跟着功率VMOS器材以及绝缘栅双极晶体管(IGBT)器材的广泛运用，更多场合运用VMOS器材或IGBT器材组成桥式电路，例如开关电源半桥变换器或全桥变换器、直流无刷电机的桥式驱动电路、步进电机驱动电路，以及逆变器的逆变电路。IR(Inter—national Rectifier)公司供给了多种桥式驱动集成电路芯片，本文介绍了IR21844功率驱动集成芯片在直流无刷电机的桥式驱动电路中的运用。该芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器材的单片式集成驱动模块，在芯片中选用了高度集成的电平转化技能，大大简化了逻辑电路对功率器材的操控要求，一起进步了驱动电路的可靠性。尤其是上管选用外部自举电容上电，使得驱动电源数目较其他IC驱动大大削减。关于典型的6管构成的$三相桥式逆变器，选用3片IR21844驱动3个桥臂，仅需1路10～20 V电源。这样，在工程上大大削减了操控变压器的体积和电源数目，降低了产品成本，进步了体系可靠性。
1 IR21844主要特色及技能参数
IR21844集成驱动芯片与现在运用的集成驱动芯片比较，具有以下特色：
· 该芯片为规范14引脚单片式结构，图1为其引脚分布图;
· 设有悬浮截获电源可自举运转，其高端作业电压最高达600 V，抗du/dt搅扰才能为50 V/ns，15 V时静态功耗为1.6 W;
· 输出栅极驱动电压规模较宽，为10～20 V;
· IR21844选用CMOS工艺制造，逻辑电路和功率电路共用一个电源，电压规模为10～20 V，习惯TTL或CMOS逻辑信号输入;
· 选用CMOS施密特触发输入，以进步电路抗搅扰才能;
· 具有独立的高端和低端2个输出通道，两路通道均带有滞后欠压确认功用;
· 容许逻辑电路参阅地(VSS)与功率电路参阅地(COM)之间有一5～+5 V的偏移量;
· 死区时刻可调。
图1中，引脚1(IN)是逻辑输入操控端;引脚6和12是2路独立的输出，别离是L0(低端输出)和H0(高端输出);引脚7和13别离是VCC(低端电源电压)和VB(高端浮置电源电压);引脚5(COM)是低端电源公共端;引脚11和3别离是VS(高端浮置电源公共端)和VSS(逻辑电路接地端);引脚2(SD)是输出封闭操控端;引脚4(DT)是可调的死区时刻输入端。
其引荐典型作业参数如表1所列，动态传输延迟时刻参数如表2所列。
2 典型运用电路
图2为IR21844的典型运用电路。Vcc接电源端，为逻辑部件和功率器材供电;IN端接输入操控信号，一般接PWM信号;输出端HO和LO的波形别离与IN端输入波形逻辑相同和相反，幅值有必定的扩大(10～20 V)，输入/输出时序图如图3所示;SD端接低电平时，H0和LO正常输出，接高电平时，2个输出端被封闭;DT为死区时刻调整端，因为桥式电路同一桥路的上下管不能一起导通，不然会形成管子短路，因而需求一个死区时刻。因为H0和LO的输出逻辑相反，所以从逻辑上来说，不会形成直通，但是在换向的瞬间仍有或许形成直通。可在DT端外接一个电阻Rdt，经过调整该电阻的阻值就能够调理死区时刻;一起，注册延时时刻为680 ns，大于关断延时时刻的270 ns，然后避免桥路的直通，死区时刻典型值为5μs(如表2所列)。
图2中，C2为自举电容。在T2导通、T1关断期间，VCC经D1、C1、负载、T2给C1充电，以保证当T2关断、T1导通时，T1管的栅极靠Cl上满意的储能来驱动。这便是高端的自举供电。若负载阻抗较大，C2经负载降压充电较慢，使得T2关断、T1导通，C2上的电压仍充电不到自举电压8.3 V以上，那么输出驱动信号会因欠压被片内逻辑封闭，T1就无法正常作业。为此，C2的挑选就显得很重要，一般用1个大电容和1个小电容并联运用，在频率为20 kHz左右的作业状态下，选用1.0μF和0.1μF电容并联。并联高频小电容用来吸收高频毛刺搅扰电压。驱动大容量的IGBT时，在作业频率较低的情况下，要注意自举电容电压安稳性问题，上管的驱动波形峰顶假如呈现下降的现象，则要选取大的电容。
明显每个周期T1开关一次，C2就经过T2开关充电一次，因而自举电容C2的充电还与输入信号IN的PWM脉冲频率和脉冲宽度有关。当PWM作业频率过低时，若T1导通脉宽较窄，自举电压8.3 V简略满意;反之，无法完成自举。因而，要合理设置PWM开关频率和占空比调理规模，C2的容量挑选考虑如下几点：
①PWM开关频率高，C2应选小电容。
②尽量使自举上电回路不经大阻抗负载，不然应为C2充电供给快速充电通路。
③关于占空比调理较大的场合，特别是在高占空比时，T2导通时刻较短，C2应选小电容。不然，在有限时刻内无法到达自举电压。
④C2的挑选应归纳考虑PWM改变的各种情况，监测H()、VS脚波形进行调试是最好的办法。
依据表1，VB高于VS电压的最大值为20 V，为了避免VB过电压损坏IR21844，电路中添加了稳压二极管D1。电路中D2的功用是避免T1导通时高电压串入VCC端损坏该芯片，因而其耐压值有必要高于总线峰值电压，故选用功耗小的快康复二极管。与VCC端相连的电容C3是去耦电容，用于补偿电源线的电感。
3 场效应管驱动电路的改善
如图2所示，典型运用电路是由IR21844驱动2个N沟道MOSFET管或IGBT组成的半桥驱动电路。固定的栅极参阅输出通道(L0)用于下端衔接的功率场效应管T2，起浮的栅极输出通道(HO)用于上端衔接的功率场效应管T1。
以驱动N沟道MOSFET管为例来介绍。功率MOS—FET是电压型驱动器材，没有少量载流子的存储效应，输入阻抗高，因而开关速度能够很高，驱动功率小，电路简略。但功率MOSFET的极间电容较大，其等效电路如图4所示。
输入电容Ciss、输出电容Coss和反应电容Crss与极间电容的联系可表示为：
IR21844不能发生负偏压，假如用于驱动桥式电路，因为极间电容的存在，在注册和关断时刻，栅漏极间的电容CGD有充放电电流，简略在栅极上发生搅扰。针对这一缺乏，能够在栅极限流电阻(R1和R2)上别离反并联一个二极管(D3和D4)来处理，该二极管能够加速极间%&&&&&%上的电荷的放电速度。
功率器材的栅源极的驱动电压一般为CM()S电平(5～20 V)，因而要在栅极添加维护电路。电路中稳压二极管D5、D6约束了所加栅极电压，电阻R1、R2进行分压，一起也降低了栅极电压。
功率器材T1、T2在开关进程中会发生浪涌电压，这些浪涌电压会损坏元件，所以电路中选用稳压二极管D5、D6钳位浪涌电压。
4 扩展与总结
以上介绍的是IR21844用于驱动单相电路时的用法和注意事项，相同，该芯片完全能够用于驱动两相、三相或许多相电路。可将该电路进行仿制，当然一些参数的确认还需求依照本文的剖析和详细的实际情况而定。
因为该芯片只要一路输入，两路互补输出，十分合适用于驱动桥式电路;而且它的死区时刻能够灵敏调理，输出确认端能够灵敏用于电流的闭环操控，给操控的没计带来了很大的便利，因而在中小型功率范畴运用比较广泛。
