IR2110驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析[参照].pdf

IR2110驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析 本文主要介绍了IR2110驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析。H桥驱动原理是指通过四个开关（S1、S2、S3、S4）控制电机两个输入端的电压，以实现电机的正反转。常用的电子开关器件有继电器、三极管、MOS管、IGBT管等。IR2110驱动电路采用了四只NMOS管（IRF3205）组成H桥，具有导通电阻小、电流输出大等优点。 1. H桥驱动原理 H桥驱动原理是指通过四个开关（S1、S2、S3、S4）控制电机两个输入端的电压，以实现电机的正反转。当开关S1和S3闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，设此时的旋转方向为正向；当开关S2和S4闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿反方向旋转。 2. 电子开关器件 常用的电子开关器件有继电器、三极管、MOS管、IGBT管等。继电器属机械器件，开关次数有限，开关频率上限一般在30HZ左右，但继电器可以把控制部分与被控制部分分开，实现由小信号控制大信号。三极管属于电流驱动型器件，设基极电流为IB，集电极电流为IC，三极管的放大系数为β，电源电压VCC，集电极偏置电阻RC。如果IB*β>=IC，则三极管处于饱和状态，可以当作开关使用。MOS管属于电压驱动型器件，对于NMOS来说，只要VDS>=VGS-VT即可实现NMOS的饱和导通。IGBT则是结合了三极管和MOS管的优点制造的器件，一般用于高压控制电路中。 3.NMOS组成的H桥模型 NMOS组成的H桥模型如图3-6所示。Q1、Q3、Q2、Q4是四个NMOS管，MMotor是电机，GND是地线。组成H桥的上管NMOS的S极称为“浮地”，要使上管NMOS饱和打开，必须使上管的G极相对于浮地有10-15V的电压差，于是本设计采用IR2110悬浮驱动NMOS管方案，可以有效的解决上管的S极的“悬浮”问题。 4. 前级PWM信号和方向控制信号逻辑处理电路设计分析 由于H桥控制MOS管的开关需要4路控制信号，对于由NMOS管组成H桥的一侧而言，一般情况下，上下两管共用一个控制信号，并且其中一只NMOS管的控制信号是将共用的控制信号反向得到的。74HC14的作用是将输入的控制信号反向作为下管的控制信号，从而保证上下两个MOS管不会同时导通。对 于一个完整的H桥就要2路PWM信号来控制电机的速度和正反转，而且两路PWM信号还必须保证同步且极性相反。 5. 改进的控制信号处理电路设计 本设计在上面所述的思想上做了改进和延伸，通过一路PWM信号、一路DIR方向控制信号、74HC00、74HC08数字芯片，实现四路控制信号的输出，上下两管的逻辑控制信号具有有互锁保护功能，从而保证同侧桥臂的上下NMOS管不会同时导通造成能量浪费甚至烧毁MOS管和电源。