使用IR2101半桥驱动电机的案例
作为一个电机驱动开发方面的菜鸟,近日研究了一下通过MOS管对整流后的电源斩波用以驱动直流电机进行调速的方案。
在驱动的过程中,遇到了许多问题,当然也有许多的收获。
写下来以供自己将来查阅,也为其它菜鸟提供一些力所能及的帮助。
1.研究目标
公司使用的电机驱动原来是用的模拟电路,驱动220V的高压直流电机,但是模拟电路的构成看不懂,方案是直接“借鉴”而来(你懂的哈),所以一旦出现问题,就只能束手就擒了。为了解决技术方面的问题,只能使用自认为可以的数字控制方案,用来进行直流电机的驱动调速以及提供更好的接口。
原方案只提供以下接口:一个电位器用于进行调速,暂时没有其它接口。为了显示转速,不得不又加了码盘和光电传感器以及一套计算及显示系统,包含一个51CPU用于计算从光电传感器中接收的信号,再经计算为转速后,显示到数码管上。这种方案的问题一个是调速精度不准确,误差较大,另外就是增加的显示系统在转速显示方面会有跳动感,就是转速显示值的不稳定。即使增加了滤波处理也无济于事。
现考虑的新方案是这样的:通过将交流220V整流,成为370V的直流,将直流电压通过PWM控制斩波,通过调节占空比控制有效电压,将调制后的电压输出到电机,用以驱动电机。
2.调试过程
查阅了许多资料,最终选定使用IR2101作为驱动芯片,由于不考虑换向,所以使用半桥就可以了。参考IR2101的数据手册上的电路,就开始搭建试验电路。
之后开始调试,发现怎么都不能输出近似于方波的脉冲,从示波器上观察输出的电压与芯片的电源电压一致,而不是与驱动电压一致,经过反复调试,又是换MOS管,又是检查外围电路,实在没有办法了,想到其它都试过了,就剩芯片了,于是更换了一片IR2101,惊喜地发现,成功了。这可以历经一个多星期才得到的结果哈。
3.电路
IR2101的芯片手册见链接http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/102221/IRF/IR2101S.html。半桥驱动是手册第一页的图。
驱动时,将HIN和LIN引脚相连,接到CPU的PWM输出即可。
驱动时,发现如果PWM的频率小于10K,电机会发出明显的啸叫声音,大于10K时基本听不到了。
电路在低频时,每个波形前明显有一个台阶,如图,由于不需要换向,因此,在输出电机的两线之间加了一个续流二极管,台阶消失。
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