本文总结了经过近百屡次的修正后得到的较为老练的电路的规划要害，包含微处理器，功率器材，半桥驱动，过流维护，操控办法，实验成果等方面的内容。用该电路完结的变频调速能够因低本钱而大大扩展其运用规模，稍加修正后可用于直流无刷电机的驱动。
变频器电路的规划迥然不同，一般都选用交-直-交办法，由整流、中心直流环节、逆变和操控4个部分组成，先把工频沟通电源经过整流器转化成直流电源，然后再把直流电源转化成频率、电压均可操控的沟通电源以供应电动机。变频器遍及选用智能化功率模块(IPM)，许多电子公司都有其参阅规划，只需选用其软硬件就没有多少规划危险，但要支付本钱价值，这就约束了变频器在比如工业缝纫机、台式钻床等需求调速但本钱灵敏场合的运用。在小功率的场合，用6片分立的场效应管或IGBT便是不错的挑选，这样能大大下降本钱，但其牢靠性问题就显得十分杰出，炸管是规划者的最头痛的问题。怎么把不同公司最廉价的元件整合到一同，又能确保其牢靠性，是电路规划的要害。
主电路规划
1、半桥驱动计划的挑选
半桥驱动电路有阻隔和非阻隔两种，非阻隔的计划线路简略，但主电路的高电压简略窜入操控电路构成事端，用IR2105双极性SPWN调制的办法，驱动370W以下的电机仍是很牢靠的。阻隔计划则添加本钱，阻隔驱动的又有变压器驱动和光耦驱动，变压器开关速度快，但变频器输出的占空比在0%到100%之间变化时，要用调制的办法，小功率的场合没必要。光耦驱动尽管开关速度慢点，但开关时刻在0.5μS左右，IGBT答应的开关速度一般在40kHz以下，实践运用中还不必定要这么高，因而选用光耦阻隔驱动上管，用在1kW以下的电机是性价比佳的计划。
2、驱动芯片的运用
IR210x是IR公司许多的驱动IC宗族中的一族，能够作业在母线电压高达600V的电路中，价格才2元。驱动信号兼容TTL和MOS电平，选用一片IR210x可完结两个功率元件的驱动使命，其内部选用自举技能，使得功率元件的驱动电路仅需一个输入级直流电源，可完结对功率MOSFET和IGBT的驱动，还具有必定的维护功用。电路如图1所示。
IR2105只需一路输入可用作双极性调制，IR2103有两路输入可用作单极性调制。
非阻隔的电路要当心“浮地电位下冲”的问题，当桥电路负载为理性时，上管的关断会引起负载电流忽然转化到下管的续流二极管，由于二极管注册推迟，正向压降和杂散电感会使Vs点负过冲到参阅地以下。在死区时刻内，假如负载电路不能彻底康复，当下管硬注册时，会产生Vs负过冲或振动。在IR2105的引脚COM和VB之间，由于制作工艺方面的原因存在如图所示的一个寄生二极管，当Vs负过冲过头，导致VB的电位低于COM时，该二极管意外导通，电流到达必定值就击穿了。
图2：寄生二极管因浮地下冲而意外接入电路示意图
IR公司给出了一个弥补的计划：在COM和地之间加一个电阻R，阻值可在10欧姆以上，这样能够减小寄生二极管意外导通的电流，起必定的维护效果。一起为确保上下管开关速度共同，还得减小门电阻R2的阻值，使得R1=R2+R。但这个维护措施效果是有限的，真实不行就得加大R1，R2的阻值。支付的价值是下降功率管的开关速度，发热量大增，得给TO—247AC封装的功率管配上散热片。
3、用光耦增强电路的牢靠性
用东芝公司的TLP251或许AVAGO的HCPL～3210驱动上管，可有用处理浮地下冲的问题。使用操控电路+15V的电源，加上一个高耐压快康复二极管和一个较大容量的电容组成一个充电泵电路，电容负极和上管的源极或发射极相连构成浮地，在下管翻开时给电容充电，就能开关上管了。留意用于直流无刷电机驱动时，操控信号占空比不能到100%，不然堵转时或许因电荷耗尽而不能翻开上管，沟通电机则无此问题。
维护环节的规划
1、过流维护电路
炸管大多是流经MOSFET/IGBT的冲击电流过大所造成的，一个限流维护电路是不行少的。用一片比如LM311等的电压比较器，合作采样电阻在电流过大时输出信号到驱动电路即可，这儿要留意运放的反响速率(ResponseTime)，由于IGBT能接受的短路时刻在10μs以下，斩波动作太慢会炸管的。
别的，在上管的漏极或集电极，在下管的源极或发射极，近距离接上一个0.1μF左右的电容可削减高频噪音，避免误动作，用示波器在采样电阻上能够明显地观察到其效果。
2、继电器的效果
变频器直流母线间接了电容，开机时会有很大的冲击电流，一般用一个电阻约束该冲击电流，再接通继电器。有时能够用NTC热敏电阻代替继电器，这时候要当心“冷启动”时上下管或许直通，由于刚上电时驱动IC需求时刻树立安稳的电位，而“热启动”时%&&&&&%上的电荷不会立刻漏光，不会呈现这个问题。
要害器材的挑选
1、场效应管或IGBT
怎么合理地挑选场效应管或IGBT，是决议电路性价比的一个重要因素。英飞凌的20n60c3耐压高，在单极性调制或不必考虑死区维护的直流无刷电机驱动时可用。IR公司的IRFP460各种场合都能用，上述两种器材在漏源电压10V时最大电流都是20A，安全作业区也差不多。还有一种不错的挑选便是电磁炉里常用的IGBT，如仙童公司的FGA15N120ANTD，其耐压高到1200V，作业时发热少，驱动电路能够不作修正，假如规划三进三出的低本钱逆变器更是非其莫属。
2、微处理器
一台开环操控的简略变频器，微处理器的最小体系只需用到6或9个引脚就能够了：电源两线，AD转化一线，PWN输出3或6线。不管是哪种内核，外围电路必定得有能预分频的定时器和3或6路的PWN，有看门狗和死区设定功用则更好。用美国微芯公司的DSP%&&&&&%30F2010，德国英飞凌公司的XC866都能编出操控程序。两家公司都供给了相关的库函数，用C言语编程的话调用就能够了，但这样会让人感觉知其然不知其所以然。自己规划算法，用汇编来完结，终究代码不逾越2K，并且在不断测验改善算法的过程中，意外地找到了一种不必Clarke改换和Park改换就能完结的简略的空间电压矢量操控算法。相同的硬件用一台370W的电机做实验，将电机从星接改成三角接后，用三相SPWN波来操控时电机最大功率只能到290W，而用简略空间电压矢量操控算法电机最大功率简直到达了370W。
把变频器电路改成无刷直流电机驱动电路很简略，只需把三路霍尔信号直接接到微处理器的引脚上即可，霍尔信号一般很“洁净”，无需作特别处理。用120°导通的操控办法时，只需6种输出状况，软件将会简略得多。
结束语
沟通电机，直流无刷电机的驱动器，其硬件本钱其实应该是差不多的。沟通电机运用了变频技能今后，其调速功能已能够和直流电机相媲美，但在运用了各种调制办法今后，发现有一项目标是无法逾越的：加快时刻或低频转矩。原因不在操控器上，而在电机自身：相同功率的电机，沟通电机最大转矩只需额外转矩的两倍左右，而直流电机能够大许多。这便是为什么在伺服操控，电动车等需求低速大扭矩的场合不必沟通电机的原因。尽管还能够经过加大转子电阻，加长电机减小直径，下降转动惯量的办法来进步加快时刻，可是比起无刷直流电机，其归纳功能仍是差一些。因而，只需在电网电压安稳，对电机尺度，加快时刻没有严苛要求的场合，沟通电机合作变频器才干发挥其价格低，牢靠性高的优势。
