基于DSP的直流无刷电机控制系统设计(14)

IR2130芯片。IR2130芯片是一种高电压、高速度的功率MOSFET和IGBT驱动器，工作电压为10-20V，分别有三个独立的高端和低端输出通道。逻辑输入与 CMOS 或 TTL输出兼容，最小可以达到 2.5V 逻辑电压。芯片的内部设计有过流、欠电压及逻辑错误保护装置，使用户可以方便地用来保护被驱动的功率管[20]。

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，IR2130会启动内部保护电路，锁住后继PWM信号输出，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，从而实现了对控制系统的保护。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，外围电路中的电流检测电位器提供全桥电路电流的模拟反馈值，如果超出设定或调整的参考电流值，IR2130驱动器的内部电流保护电路就会关断输出通道，实现电流保护的作用。

IR2130驱动器能反映高脉冲电流缓冲器的状态、传输延迟和高频放大器相匹配，浮动通道能够用来驱动N沟道功率 MOSFET 和 IGBT，最高电压可达到 600V。IR2130 芯片可同时控制六个大功率管的导通和关断顺序，通过输出 HO1、HO2、HO3 分别控制三相全桥驱动电路的上半桥 T1、T3、T5的导通关断，输出 LO1、LO2、LO3分别控制三相全桥驱动电路的下半桥 T2、T4、T6 的导通关断，从而达到控制电机转速和正反转的目的。IR2130的典型应用电路如图10所示。图中IR2130芯片引脚“HIN”和“LIN”接TMS320LF2407A输出的其中两路 PWM 触发控制信号，触发控制信号经 IR2130 的功率放大后，通过引脚“HO”和“LO”经两个限流电阻分别接至两个功率管的栅极以控制功率管的通断。

功率驱动电路的设计与 IR2130 的典型应用大同小异，基本上是根据本系统的实际情况与典型应用的具体体现。由于所用的无刷直流电机额定电压为 24V，处于上桥臂的功率管漏极接+24V 直流电源；IR2130 的工作电压取为+12V,其电源引脚 Vcc 接+12V 电源；Vcc 与三路高端浮动供电引脚 Vbl，Vb2，Vb3 之间分别接入三个快恢复二极管Dl，D2，D3，高端浮动供电引脚 Vb1，Vb2，Vb3 与高端浮动偏置电压引脚 VS1，VS2，VS3 之间分别接入三个自举电容 Cl、C2、C3。

DSP 与 IR2130 之间除了六路PWM 控制信号的连接外，还有输出关闭SD1信号、故障清除F-C信号和故障指示信号 FLT。在电机初始起动时，由于转速为零，

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硬件系统设计

反电动势为零，而电机电枢回路的电阻很小，所以电机起动时电枢的冲击电流很大，因此非常有必要对系统进行过电流保护。IR2130内部具有过流保护电路，把流过主回路的相电流信号变换成电压信号输入到IR2130 的ITRIP引脚，如果主回路中的电流过大，使得ITRIP引脚的压信号高于0.5V，则 IR2130内部的电流比较器迅速翻转，发出故障信号，立刻封锁六路输入脉冲信号，使IR2130关闭其六路驱动输出，从而实现了过电流的保护。将FAULT信号接入DSP的驱动保护输入引脚PDPINTA，当电机驱动或逆变桥不正常时(如过电压、过电流)，该中断有效，从而对系统和电机进行保护。

由于IR2130的内部六个驱动器输出阻抗较低，直接应用它来驱动功率管、MOS 器件会引起被驱动的功率MOS器件漏源极间电压振荡。这样会引起射频干扰，也可能造成功率MOS器件遭受过高的电压而击穿损坏。为此，在被驱动的MOS功率器件栅极与IR2130的输出之间串联一个无感电阻。

VCC

HIN1.2.3 C1 LTN1.2.3

FAULT

CAO

VCC Vb1.2.3 HIN1.2.3 HO1.2.3 LIN1.2.3 FAULT VS123 ITAIP TR2130 CAO CA VSS LO1.2.3 VSO R1 R3 R2 R5

R4 图10 TR2130的典型应用电路

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基于DSP的直流无刷电机控制系统的设计

自举电容C和快速恢复二极管D的选择也非常重要，选择不当回导致逆变电路不能正常工作。在论述自举电容和快速恢复二极管的选择之前，有必要先简要叙述一下IR2130的驱动原理。当功率管Q2导通，Q1关断时，IR2130的VCC此次经过快速恢复二极管D1和功率管Q2给自己电容C1充电，一保证当Q2关断而要开通Q1时，Q1管的栅极能够依靠自己电容上足够的储能来驱动其开通，从而实现自举式驱动。自举电容的容量选取关系到其充电后的储能能否令功率管完全导通，容量过小则充电后储能不够，容量过大则充电回路的充电时间较大，在高频情况下电容充电不充分，同样不能使各类管完全导通，快速恢复二极管的恢复特性也明显的影响着自举电容的充电，恢复特性好则自举电容可以被充分充电，反之则自举电容不能够被充分充电。

自举电容C和快速恢复二极管D的选择也非常重要，选择不当回导致逆变电路不能正常工作。在论述自举电容和快速恢复二极管的选择之前，有必要先简要叙述一下IR2130的驱动原理。当功率管Q2导通，Q1关断时，IR2130的VCC此次经过快速恢复二极管D1和功率管Q2给自己电容C1充电，一保证当Q2关断而要开通Q1时，Q1管的栅极能够依靠自己电容上足够的储能来驱动其开通，从而实现自举式驱动。自举电容的容量选取关系到其充电后的储能能否令功率管完全导通，容量过小则充电后储能不够，容量过大则充电回路的充电时间较大，在高频情况下电容充电不充分，同样不能使各类管完全导通，快速恢复二极管的恢复特性也明显的影响着自举电容的充电，恢复特性好则自举电容可以被充分充电，反之则自举电容不能够被充分充电。

本系统中自举电容选取0.1uF100V的CBB电容，基本上能够满足10K-20K频率的PWM调制的要求。如果所需的PWM频率比较低，则需要增大自举电容的容量。快恢复二极管选取一般的具有较好恢复特性的二极管即可。 5、外扩存储器接口电路设计

外部存储器分为两种；制度存储器(ROM)和刻度存储器(RAM).对于DSP开发调试阶段，一般都需要对程序进行不断的修改，因此粗腰扩展可读写的存储器。本系统选用的可读写存储器为64K×16位的钙素SRAM芯片CY7C1021，其存储时间仅为10ns,不需要插入等待周期就可以与2407A很好的同步工作。2407A的程序存储空间的寻址范围为64K，这包括片内的RAM和 FLASHEEPROM/ROM。当访问片外程序地址空间时，DSP自动产生一个访问外部程序地址空间的信号PS。当 MP/MC设引脚为 0 时( DSP 配置为微控制器)，片内的RAM和 FLASH ROM可以被访问；当

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硬件系统设计

MP/MC设引脚为1时 ( DSP 配置为微处理器)，片内的 RAM和 FLASHROM 被禁止，程序空间使用的是外接的64KRAM。因此，在调试程序时要将 MP/MC 引脚设为l。

图11即为 CY7C1021与DSP的连接示意图，TMS320LF2407A 的数据总线(D0-D15)和地址总线 (A0-A15) 分别与 CY7C1021 的数据总线和地址总线相连，在实际的电路板设计中，对SRAM 的数据和地址线可以进行等效交换，这样可以大大减少走线的复杂程度；DSP的访问外部程序地址空间信号PS与CY7C1021的片选引脚CE、高位使能BHE和低位使能BLE相连；由于CY7C1021存取时间为10ns, 因此和DSP之间不需插入等待状态,DSP的RD信号可直接与CY7C1021的输出使能引脚OE相连,此外还要将两个芯片的写使能信号WE连接起来。

A0--A15 CMS320LF 2407A …… 此处隐藏：1925字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……