电动车控制器15管范文第1篇
1 MC33039、MC33035、IR2130及MOSFET组成的电机驱动电路简述
图1所示, 为MC33039、MC33035、IR2130及N沟道功率MOSFET组成的驱动控制电路。其中MC33035是MOTORORA公司研制的第二代无刷直流电控制专用集成电路, 它包含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。MC33039电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行F/V转换, 形成转速反馈信号, 构成转速闭环调节系统。Jl控制电机转向, J2控制系统起停, J3选择系统开环或闭环运行, J4控制系统制动, J5选择转子位置检测信号为60°或120°方式, J6控制系统的复位。
MC33035集成电路产生用于控制三相桥的六路原始信号, 如表1所示。MC33035原设计, 底部输出用于驱动N沟道功率MOSFET, 顶部输出用于驱动P沟道功率MOSFET。
IR2130是美国IR公司生产的用于驱动大功率MOSFET或IGBT专用集成电路, 用一个+15V~20V单电源电源供电, 六路驱动。IR2130内部应用自举技术, 来实现同一集成电路可同时输出两个驱动逆变桥中高压侧与低压侧的通道信号。其中3个上半桥臂功率管驱动利用自举电容C7、C8、C9电压供电, 其值的大小与功率开关的栅极驱动要求和功率开关的最大“开通”时间有关;3个下半桥臂功率管与芯片共用一个电源。如图1所示。
2 由MOSFET组成的制动控制电路原理
在图1电路中, 加T1、T2、T3、T4、T5、T6开关管及外围电路可实现半桥调制的回馈制动方式, 使逆变器下桥臂的3个功率管 (T10、T11、T12) 有PWM开关动作, 而上桥臂的3个功率管 (T7、T8、T9) 总是截止的, T10、T11、T12各导通1200。T1、T2、T3用于控制上桥臂的3个功率管 (T7、T8、T9) , T1、T2、T3控制极接到R13、R14组成的分压电阻上, 调整R13、R14阻值, 使T1、T2、T3处于导通状态。T1、T2、T3漏极和源极分别与
表2正传驱动时MC33035与IR2130输出状态IR2130的HO1、HO2、HO3连接, 源极分别与逆变器上桥臂3个功率管 (T7、T8、T9) 控制极连接。R15、R16、R17 (1MΩ) 分别是上桥臂3个功率管 (T7、T8、T9) 加速关断电阻。处于常通状态的T4、T5、T6及外围元件R6、R7、R18、R19、R20用于控制逆变器下桥臂的3个功率管 (T10、T11、T12) , 目的是使电路对称。J7、J8联动, 当需要回馈制动时, 断开J7, 使T1、T2、T3关闭, IR2130失去对上桥臂3个功率管 (T7、T8、T9) 控制, 并在加速关断电阻R15、R16、R17作用下可靠截止。由于T4、T5、T6处于常通状态, 逆变器下桥臂的3个功率管 (T10、T11、T12) 依然按IR2130底部驱动LO1、LO2、LO3指令工作。由于J7、J8联动, 断开J7同时接通J8, 使系统处于巡航状态, 保证下桥臂的3个功率管 (T 1 0、T11、T12) 开关状态与转速同步。紧急制动时, 断开联动的J4同时接通J2, MC33035停止工作。
3 回馈制动升压原理分析
以电机转子霍尔位置状态为010、011时为例, 具体说明一个周期内电流的变化过程。此时T11接受P W M信号。图3所示为此时三相反电动势及电流理想波形图。
半桥斩波升压工作过程如下。
3.1 升压过程
当T11导通时, 绕组电感储能。根据第三相的反电动势又分为两个不同状态 (ec>0和ec≤0) 。
下面分别对其进行讨论。
(1) 当ec>0时的系统状态。
图4为ec>0 (见图3中t1~t2区间) 时的系统状态。由于反电动势的存在, 电机的A、B相通过T11、D12形成续流回路, 故电机中点电势U0=0。
此时因为0
(2) ec≤0时的系统状态。
图5为ec≤0 (见图3中t2~t3区间) 时的系统电流状态, 此时ec≤0, D13被正向偏置, 所以iC>0, 电机的A、B、C三相形成续流回路, 电感储能。
由于反电动势的存在, 无论在储能时的哪个时段, 三相电流幅值均会逐渐增大, 电机动能一部分以磁场能的形式储存在绕组电感中, 另一部分以热能的形式消耗在电阻上。
3.2 充电过程
如图6所示。根据控制原理, 当T11关断时, T12导通, 由于电感中电流的续流作用, 使得电感的感应电势与反电动势之和大于
蓄电池电压, 从而为蓄电池充电。此时, ec>eB, 二极管D 1 3被反偏截止, C相无电流, 即ic=0。充电回路:
充电电压随着iA的减小而减小, 直至iA减小到零。此时电感的感应电势与反电动势之和小于蓄电池电压, D7截止, 电路重复T11导通时储能过程。
4 结语
在由MC33039、MC33035、IR2130及功率管MOSFET构成的闭环电机驱动电路中, 在IR2130及MOSFET功率管构成驱动桥之间, 加由小功率MOSFET组成的控制电路, 可实现电动车辆制动或减速时, 关断驱动桥的上臂三个MOSFET功率管, 实现半桥斩波式斩波升压回馈。
摘要：目前中小型电动车辆常用MC33039、MC33035、IR2130及MOSFET组成电机驱动电路。电动车辆制动或减速时, 若电机的转速低于电机的额定转速, 无法实现能量回馈。本文主要介绍在IR2130及MOSFET之间增加电子开关, 关断驱动桥的上臂三个MOSFET功率管, 利用下半桥构成半桥斩波式斩波升压回馈电路, 实现电动车辆制动或减速时能量回馈。
关键词：MC33039,MC33035,IR2130,功率管,上桥臂,下桥臂,能量回馈
参考文献
[1] 吴颖杰, 王君艳, 贡俊, 等.能量回馈制动在电动汽车中的应用[J].上海电机学院学报, 2006, 6, 6 (3) .
[2] 肖本贤.小功率低成本的无刷直流电动机控制器研制[J].机电工程, 2000, 17 (1) .