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ir2130应用电路及工作原理
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[导读] ir2130应用电路
摘&&要：介绍了IR2130集成芯片的特点和工作原理，设计了采用该芯片驱动的三相逆变器，并进行
ir2130应用电路
摘&&要：介绍了IR2130集成芯片的特点和工作原理，设计了采用该芯片驱动的三相逆变器，并进行了实验研究，结果表明用IR2130驱动的逆变器具有结构简单、工作稳定、保护可靠等优点。
逆变器己广泛用于交流电气传动、UPS等许多技术领域中，其主电路开关器件常采用IGBT或MOSFET等全控型器件，该器件的开关动作需要靠独立的驱动电路来实现，并且要求驱动电路的供电电源彼此隔离(如单相桥式逆变主电路需3组独立电源，三相桥式逆变主电路需4组独立电源)，这无疑增加辅助电源的设计困难和成本，同时也使驱动电路变得复杂，降低了逆变器的可靠性。采用如EXB840等专用厚膜集成驱动电路芯片虽然可以简化驱动电路的设计，但每个驱动芯片仍需要一个隔离的供电电源，且每个芯片仅可驱动一个功率开关器件，应用仍有不便。而美国国际整流器公司生产的专用驱动芯片IR2130［1］只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6个功率开关器件，可以使整个驱动电路简单可靠。
2&&IR2130驱动芯片的特点
IR2130可用来驱动工作在母电压不高于600V的电路中的功率MOS门器件，其可输出的最大正向峰值驱动电流为250mA，而反向峰值驱动电流为500mA。它内部设计有过流、过压及欠压保护、封锁和指示网络，使用户可方便的用来保护被驱动的MOS门功率管，加之内部自举技术的巧妙运用使其可用于高压系统，它还可对同一桥臂上下2个功率器件的门极驱动信导产生2μs互锁延时时间。它自身工作和电源电压的范围较宽(3～20V)，在它的内部还设计有与被驱动的功率器件所通过的电流成线性关系的电流放大器，电路设计还保证了内部的3个通道的高压侧驱动器和低压侧驱动器可单独使用，亦可只用其内部的3个低压侧驱动器，并且输入信号与TTL及COMS电平兼容。IR2130管脚如图1所示。
VB1～VB3：是悬浮电源连接端，通过自举电容为3个上桥臂功率管的驱动器提供内部悬浮电源，VS1～VC3是其对应的悬浮电源地端。 HIN1～HIN3、LIN1～LIN3：逆变器上桥臂和下桥臂功率管的驱动信号输入端，低电平有效。
ITRIP：过流信号检测输入端，可通过输入电流信号来完成过流或直通保护
CA-、CAO、Vso：内部放大器的反相端、输出端和同相端，可用来完成电流信号检测。
HO1～HO3、LO1～L03：逆变器上下桥臂功率开关器件驱动器信号输出端。
FAULT：过流、直通短路、过压、欠压保护输出端，该端提供一个故障保护的指示信号。它在芯片内部是漏极开路输出端，低电平有效。Vcc、Vss：芯片供电电源连接端，Vcc接正电源，而Vss接电源地。
3&&IR2130内部结构及其工作原理
IR2130的内部结构如图2所示，它的内部集成有1个电流比较器CURRENT COMPARATOR，1个电流放大器CURRENT AMP，1个自身工作电源欠压检测器UNDERVOLTAGE DETECTOR，1个故障处理单元FAULT LOGIC及1个清除封锁逻辑单元CLEAR LOGIC。除上述外，它内部还集成有3个输入信号处理器INPUT SIGNAL GEN-ERATOR两个脉冲处理和电平移位器PULSE GENERATOR LEVEL SHIFTER，3个上桥臂侧功率管驱动信号锁存器LATCH，3个上桥臂侧功率管驱动信号与欠压检测器，U. V DETECTOR及6个低输出阻抗MOS功率管驱动器DRIVER和1个或门电路。正常工作时，输入的6路驱动信号经输入信号处理器处理后变为6路输出脉冲，驱动下桥臂功率管的信号L1～L3经输出驱动器功放后，直接送往被驱动功率器件。而驱动上桥臂功率管的信号H1～H3 先经集成于IR2130内部的3个脉冲处理器和电平移位器中的自举电路进行电位变换， 变为3路电位悬浮的驱动脉冲，再经对应的3路输出锁存器锁存并经严格的驱动脉冲与否检验之后，送到输出驱动器进行功放后才加到被驱动的功率管。一旦外电流发生过流或直通，即电流检测单元送来的信号高于0.5V时，则IR2130内部的电流比较器迅速翻转，促使故障逻辑处理单元输出低电平，一则封锁3路输入脉冲信号处理器的输出，使IR2130的输出全为低电平，保护功率管；另一方面，同时IR2130的FAULT脚给出故障指示。同样若发生IR2130的工作电源欠压，则欠压检测器迅速翻转，也会进行类似动作。发生故障后，IR2130内的故障逻辑处理单元的输出将保持故障闭锁状态。直到故障清除后，在信号输入端LIN1～LIN3同时被输入高电平，才可以解除故障闭锁状态。
当IR2130驱动上桥臂功率管的自举电源工作电压不足时，则该路的驱动信号检测器迅速动作，封锁该路的输出，避免功率器件因驱动信号不足而损坏。当逆变器同一桥臂上2个功率器件的输入信号同时为高电平，则IR2130输出的2路门极驱动信号全为低电平，从而可靠地避免桥臂直通现象发生。
4&&采用IR2130的逆变器电路结构
采用IR2130芯片驱动逆变器功率管时，其基本主电路结构不需要改变，仍可用典型的三相电压型逆变器电路，为便于表示，图3画出了IR2130驱动其中1个桥臂的电路示意图，图中C1是自举电容，为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量，D1的作用防止上桥臂导通时的直流电压母线电压到IR2130的电源上而使器件损坏，因此D1应有足够的反向耐压，当然由于D1与C1串联，为了满足主电路功率管开关频率的要求，D1应选快速恢复二极管。R1和R2是IGBT的门极驱动电阻，一般可采用10到几十欧。R3和R4组成过流检测电路，其中R3是过流取样电阻，R4是作为分压用的可调电阻。IR2130的HIN1～HIN3、LIN1～LIN3作为功率管的输入驱动信号与单片机连接，由单片机控制产生PWM控制信号的输入，FAULT与单片机外部中断引脚连接，由单片机中断程序来处理故障。
其容量取决于被驱动功率器件的开关频率、占空比以及充电回路电阻，必须保证电容充电到足够的电压，而放电时其两端电压不低于欠压保护动作值，当被驱动的开关频率大于5kHz时，该电容值应不小于0.1μF，且以瓷片电容为好。
5&&实验及结果分析
在完成上述硬件设计的基础上，本文采用特定谐波消除式PWM控制策略［2］ ，使逆变器拖动1台1.1kW的感应电机运行，并进行了短路、电机堵转等实验，证明采用IR2130驱动的逆变器性能稳定，能可靠地实现过流和短路保护。图4是电机在50Hz空载条件下，用数字示波器TDS220记录的稳态电压和电流波形。
本文采用IR2130器件实现单芯片单电源供电的三相逆变器的驱动，只要合理地选择浮充电容，驱动电路工作十分可靠，它不仅使电路结构简单，可靠性提高，而且可以可靠地实现短路、过流、欠压和过压等故障保护。
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以及工业自动化领域迅速发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 1 无刷直流电机功率驱动电路 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体3部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序地触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。 无刷直流电动机的功率驱动电路采用以ir公司的专用驱动芯片ir2130为中心的6个n沟道的mos-fet管组成的三相全桥逆变电路，其输入是以功率地为地的pwm波，送到ir2130的输入端口，输出控制n沟道的功率驱动管mosfet，由此驱动无刷直流电动机。采用这种驱动方式主要是功率驱动芯片 ir2130对“自举”技术形成悬浮的高压侧电源的巧妙运用，简化了整个驱动电路的设计，提高了系统的可靠性，而且ir2130驱动芯片内置死区电路，以及过流保护和欠压保护等功能，大大降低了电路设计的复杂度，进一步提高了系统的可靠性。 2 ir2130驱动芯片的特点摘要：率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用；但它承受短时过载的能力较弱，使其应用受到一定的限制。分析了mosfet器件驱动与保护电路的设计要求；计算了mosfet驱动器的功耗及mosfet驱动器与mosfet的匹配；设计了基于ir2130驱动模块的mosfet驱动保护电路。该电路具有结构简单，实用性强，响应速度快等特点。在驱动无刷直流电机的应用中证明，该电路驱动能力及保护功能效果良好。 功率场效应晶体管（power mosfet）是一种多数载流子导电的单极型电压控制器件，具有开关速度快、高频性能好、输入阻抗高、噪声小、驱动功率小、动态范围大、无二次击穿现象和安全工作区域（soa）宽等优点，因此，在高性能的开关电源、斩波电源及电机控制的各种交流变频电源中获得越来越多的应用。但相比于绝缘栅双极型晶体管igbt或大功率双极型晶体管gtr等，mosfet管具有较弱的承受短时过载能力，因而其实际使用受到一定的限制。如何设计出可靠和合理的驱动与保护电路，对于充分发挥mosfet功率管的优点，起着至关重要的作用，也是有效利用mosfet管的前提和关键。文中用ir2130驱动模块为核心，设计了的霍尔元件h1、h2、h3的高速脉冲信号，检测转子的转动位置，并根据转子的位置发出相应的控制字来改变pwm信号的当前值，从而改变地直流电机驱动电路（全桥控制电路mosfet）中功率管的导通顺序，实现对电机转速和转动方向的控制。电机的码盘信号a、b通过dsp控制器的cap1、cap2端口进行捕捉。捕捉到的数据存放到寄存器中，通过比较捕捉到的a、b两相脉冲值可以确定当前电机的正反转状态以及转速。在系统的运行过程中，驱动保护电路会检测当前系统的运行状态。如果系统中出现过流或者欠压情况，pwm信号驱动器ir2130会启动内部保护电路，锁住后继pwm信号的输出，同时通过fault引脚拉低dsp控制器的pdpint引脚电压，启动dsp控制器的电源驱动保护。这时所有的ev模块输出引脚将被硬件置为高阻态，实现对控制系统的保护。该系统中设计的保护电路主要用于保护dsp控制器和电机的驱动电路。图2 全桥式电机驱动电路控制原理图 下面主要介绍系统的转子位置检测电路、驱动电路、系统保护电路等。 2 转子位置检测电路 2.1 检测电路应用原理 控制无刷直流电动机时，dsp控制器主要是根据转子当前的转动位置，发出ir2130的内部结构如图3－2所示。由图可见，ir2130内部集成有一个电流比较器cc、一个电流放大器ca、一个自身工作电源前置电压检测器uvd、一个故障逻辑处理单元fl及一个锁存逻辑cl。除上述外，它的内部还集成了3个输人信号处理器isg、3个高压侧驱动信号的欠电压检测器uvdr及6个低阻抗输出驱动器dr和一个或门电路or。 ir2130正常工作时，从脉冲形成部分输出的6路脉冲信号，经3个输人信号处理器，按真值表处理后，变为6路输出脉冲，其对应的驱动3路低电压侧功率mos管的信号，经3路输出驱动器放大后，直接送往被驱动功率mos器件的栅源极。而另外3路高压侧驱动信号h1～h3先经集成于ir2130内部的3个脉冲处理和电平移位器中的自举电路进行电位变换，变为3路电位悬浮的驱动脉冲，再经对应的3路输出锁存器锁存，并经严格的驱动脉冲欠压与否检验后，送到输出驱动器进行功率放大，最后才被加到驱动的功率mos器件的栅源极。一旦外电路发生过电流或直通，即电流检测单元送出的信号高于0.5v时，则ir2130内部的比较器迅速翻转，促使故障逻辑输出单元输出为低电平，使ir2130的输出全为低电平，保证m7128ae实现了电机的三相全桥逆变电路触发信号、过流保护、正反转、三相全桥的开通与关断等功能。一片cpld器件epm7128ae上有两个电机的逻辑信号。由于无刷直流电动机的霍尔位置传感器cs3020的输出是集电极开路结构,故上拉2kω电阻,再把霍尔信号sa, sb, sc送到cpld的输入端口。其jtag接口的tms, tck, tdi, tdo四个端子必须接上拉电阻,再接+5v电源。 2.4 无刷直流电动机的功率驱动电路 无刷直流电动机的功率驱动电路采用以ir公司的专用驱动芯片ir2130为中心的6个n沟道的mosfet管组成的三相全桥逆变电路。其输入为以功率地为地的pwm波,送到ir2130的输入端口,输出控制n沟道的功率驱动管mosfet,由此驱动无刷直流电动机。采用这种驱动方式主要是功率驱动芯片 ir2130对“自举”技术形成悬浮的高压侧电源的巧妙运用,简化了整个驱动电路的设计,提高了系统的可靠性。而且ir2130驱动芯片内置死区电路,以及过流保护和欠压保护等功能,大大降低了电路设计的复杂度,进一步提高了系统的可靠性。 2.5 电流采样及过流保护电路 无相关元件PDF下载：&&&<img src="/dzbbs/uppic/277247.jpg" onload="javascript:chang...相关元件PDF下载：&&&<img src="/dzbbs/uppic/268876.jpg" onload="javascript:changeIm...
&&来源:　　为采用IR2130驱动的三相永磁无刷直流电机的系统驱动电路图如图所示
<...前言 igbt是绝缘栅极双极型晶体管。它是一种新型的功率开关器件，电压控制器件,具有输入阻抗高、速度快、热稳定性强、耐压高方面的优点，因此在现实电力电子装置中得到了广泛的应用。在我们的设计中使用的是西门子公司生产的bsm50gb120，它的正常工作电流是50a，电压为1200v，根据具体的情况需要，还可以选取其它型号的igbt。对于igbt的驱动电路模块，市场上也有卖的，其中典型的是exb840、2sd315a、ir2130等等。但是在家用电器中，考虑到驱动保护特性，以及成本方面的因数，设计出了一种简单实用的驱动保护电路。 通过电磁振荡产生的强大磁场，然后作用在锅具(磁性的)上形成涡流，实现加热功能的。使用这种方案的器具，凭借其卫生、使用方便可靠，尤其是节能方面优点更显著，热效率一般能够达到90%多，所以在人们的日常生活中得到了广泛的应用。目前，这种电磁振荡方案以其结构简单清晰、可靠性高、成本低的特点，在实际中已经得到了广泛的应用。而且这种igbt驱动保护电路和电磁振荡方案可以在家用电器中的电磁炉、电磁电饭锅、电磁热水壶、电磁热水器等。 igbt的驱动保护电路 igbt的驱动电路ir2130 是国际整流器公司最新推出的高压集成驱动器， 可作为交直流调速、ups电源、电子镇流器以及永磁无刷电机调速电路中主功率元件的驱动电路。ir2130 可直接驱动中小容量的功率场效应管（mosfet ）、绝缘栅晶体管（igb t ） 和场效应控制晶闸管（mct ） 等。ir2130 具有六路输入信号和六路输出信号， 其中六路输出信号中的三路具有电平转换功能， 因而它既能驱动桥式电路中低压侧的功率器件， 又能驱动高压侧的功率元件。也就是说，该驱动器可共地运行，且只需一路控制电源， 而常规的驱动系统通常包括光电隔离器件或者脉冲变压器， 同时还必须向驱动电路提供相应的隔离电源。 来源:阴雨功率mosfet的栅极驱动电路选用ir公司的6路集成ic驱动芯片ir2130。该芯片内部设计有过电流、过电压及欠电压保护，封锁和指示网络，使用户可方便地用来保护被驱动的功率mos fet。ir2130通过内部自举技术控制上桥的3个功率管。在实际系统中，由于自举电容响应速度慢，系统使用隔离的dcˉdc给驱动上桥臂功率mosfet的浮地电路供电，提供自举电源，避免因自举电容选取误差造成开关管的误关断，提高了系统的可靠性。驱动电路的原理图如图所示。 图 驱动电路示意图 欢迎转载,信息来自维库电子市场网（www.dzsc.com） 来源:与你同行相关元件pdf下载：ir2130 ir2130是一种高压，高速率的功率mosfet和igbt驱动器，工作电压为10～20v，分别有５个独立的高端和低端输出通道．为采用ir2130驱动的三相永磁无刷直流电机的系统驱动电路图如图所示 来源:与你同行相关元件pdf下载：ir2130220v无刷电机控制器研发基本成功,有一些小问题存在!我用mc33035做控制芯片,ir2130做驱动芯片.请大家不要相信有些网络上的电路图,存在很多问题,我第一次调试6个mos管全烧掉,ir2130芯片炸掉,线路烧掉;第二次我改进了一些保护电路,6个mos管烧掉2个.失败啊!没问题的地方:1.控制启动ok. 2.调速ok.有问题的地方:下臂桥驱动信号输出我用一个快速恢复管一个限流和一个下拉电阻,现在限流电阻回烧掉,33035和ir2130也坏掉了,6个mos管烧掉2个.『十万火急！！』关于ir2130输出的问题我在面包板上使用ir2130搭电路，将vcc与15v电源连接，vcc与vss之间用3.3uf的钽电容连接，vss接地，vb1通过mur460与vcc相连，vb1与vs1之间用0.33uf的无极性电容连接，ho1输出端接20欧的电阻，输入端中的hin1,hin2 hin3 itrip vss全部接地，hin1输入8k左右的方波，其余的所有管脚浮空，从示波器上看到：高端的输出端的vb1 和vs1 之间的电压是0，并且vb1 vs1的电压均接近15vfault端一直输出0究竟是什么错误？？？应该说电源＋15v是不会出问题的，难道是电路没有介入igbt还是因为芯片本身的问题？？？？？？？？另外能单独ir2130中的某个通道么？？比如单独使用hin1使用谢谢 谢谢 谢谢您可以加我的qq
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