功率驱动电路

空载牵入频率 >600Hz
空载牵出频率 >1000Hz
控制极
1
2
3
4
5
6
7
8
5
4 3 2 1
+
-
+
-
+
+
+
+
+
+
-
-
-
基于单片机及ULN2003的步进电路驱动电路：
PTE2
1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 ULN 13 2003 12 11 10 9 + 12V
4
单 片 机 PTE4
IC1
SD LIN VSS
IC2
VS
RL
VSS
LO
R2
M2
C4
控制芯片IC1产生二路逆变脉冲，经IC2驱动放大后，控制MOS管 M1和M2交替工作，这样负载RL得到一个其工作频率由控制芯片IC1 决定的,其幅值为直流母线电压一半的交流波形。
用2片ＩＲ２１１０半桥驱动集成电路的全桥逆变电路
DC 300V R1 R6 D1 D2
为使只有一个发光管工作时,也能进行合理限流,则 R1的最大限流值取20mA.故全亮时的驱动电流为2.5mA。
VCC VCE VF 5 0.3 1.2 R1 0.175K IC 20
20 Ib 0.2mA 100
VCC VBE 5 0.7 R2 21.5K Ib 0.20
M1 VB VCC HIN VS VH C2 LOAD
M3
R2
R4 C3
VB VH VCC HIN VS
M4 M2 LIN VL C1 GND R3 R5 VL GND C4 LIN
5. 智能驱动芯片
驱动电路与MOS管合二为一,并具有过流、过热等保护
BTS7960内部结构图
四.直流电机驱动
关断下降时间
80
40
130
65
nS
nS
由单片机控制为IR2117驱动的BUCK降压电路如下所示。 图中IC1为MC9S08SH8单片机，IC2为高端驱动电路，元件L、 D、M1、E构成BUCK降压电路。
+300V M1 L Vout
D1 Vcc +12V
C1
VB
R1
D
E
R3
Vcc
1 8
7
IN 2
I C2 3
VCC
12V
二．继电器驱动
１、用分立元件 可取继电器工作电流50mA, 三极管放大倍数100，则:
K1 D1
50 Ib 0.5mA 100
IC
Q1 P1.0 R1
VCC VbE 5 0.7 R1 8.6 K Ib 0.5
注图中Ｄ１为续流二极管
２．用达林顿集成电路驱动
VB _ R _ R _
S Q
_
HO
PULSE GEN
Vs
SD
UV DETECT
Vcc
LIN
R
VSS
S
VDD/VCC LEVEL SHIFT
LO
DELAY COM
Q
VDCBUS 用 IR2110构成的半桥逆变电路
D1 VDD1 VB HO C1 R1 M1 C3
VCC1 VDD2 HIN
VCC VDD HIN SD LIN
COM
6 Vs
R4 R2
8 PWM
Vss 4 5 I C1 6 3 +5V
IF VF
Vcc
4.半桥驱动集成电路
半桥集成驱动电路主要用在半桥或全桥变换电路中,典 型芯片有IR2110,其内部结构如下图所示:
VDD
R
HIN
S
Q
VDD/VCC LEVEL SHIFT
HV LEVEL SHIFT
UV DETECT PULSE FILTRE
PTE5
PTE3
2 5
+ 12V
3
1
C1
２．采用步进电机专用集成电路
通常应用: VCC=32V,IC=1.8A
HALF STEPA MODE0=H MODE1=L
节拍： 1 PS： CLK
2
3
4
5
6
7
8
1
2
OUT1A
OUT1B
OUT2A OUT2B
步进电机的最佳工作频率CLK=2kHZ
IC
２．静态显示 用74LS164、74HC594，595串变并移位寄存器
5V VCC
LED1
R1
D7 Din
D0
CLK
由于74LS164每路输出端最大灌电流为8mA. 故限流电阻可取:
VCC VCE VF 5 0.3 1.2 R1 0.4375k IL 8
P沟道：当UGS 小于导通电压0时，D-S极导通；
S (Source)：源极 G (Gate)：栅极 D (Drain)：漏极 B (Substrate):衬底
MCU_PWM4
2.2K
R
5
8 2.2K R
VT5
0
1
5
图中VT1-VT6处于 开关状态,当 PWM4=1,PWM0=0时, 电机正转,当 PWM4=0,PWM0=1时, 电机反转
功率MOS管加驱动电路的主要目的:
改善MOS管栅极驱动波形,缩短MOS管开通和
关断时间,降低开关损耗
实现电平转换
完成故障保护 实现电气隔离
电气隔离又分为：
光耦隔离，用于数十kHz以下
脉冲变压器隔离，最高可达几MHZ
2.MOS管的结构——场效应管（单极性）
工作原理： N沟道：当UGS 大于导通电压时，D-S极导通；
2.低端驱动电路(IR4426/4427/4428)
低端驱动集成电路主要用在输入端和输出端可以共地的 电路中，如Boost升压电路、单端反激式和单端正激式DC/DC 变换电路等。
Vs
INA (INB)
PREDRV
DRV
OUTA (OUTB)
GND
IR4427主要技术参数:
符号 名称 最小值 典型值 最大值 单位
0 Drive-a 8 VT2 8 VT1 5 0 R 5 5 0 2 0 4 C 1 7 0 3 0 4 u 7 F 0
1、用分立元件驱动
IRFZ44N
u
H
L
Q
Q
2
2
1
Motor
+
D
IRF9540
2
A
7.2V
-
D
Q
Q
3
4
3
IRFZ44N
IRF9540
4
7
0
u
H
L
R
3 4
Drive-b
4
C 8
VT4
M3
R2
R4 C3
VB VH VCC HIN VS
M4 M2 LIN VL C1 GND R3 R5 VL GND C4 LIN
五．步进电机驱动
１．用达林顿ＩＣ驱动 步进电机主要技术参数
名称: 额定电压 24BYJ48-01 12VDC
相数
减速比 步距角
4
1/64 5.625° /64
直流电阻
50Ω±7%(25℃)
1
8
VT3
7 5 4
0
0
0 5
5
u 0
0
F
8
VT6
0
5
0
2.2K
R
3
2Fra Baidu bibliotek2K
R
6
MCU_PWM0
采用分立元件的优点是成本低,缺点是功耗 大,波形上升和下降沿不够陡。解决功耗大的 方法可用小功率MOS管2N7000（60V/0.2A,N) 代替S8050,用NTK3142(-20V/0.28A,P)代替 S8550.改善波形上下沿只能加大MOS管栅极驱 动电流。
8 PWM
Vcc
3.MOS管高端驱动电路
高端驱动集成电路主要用在功率MOS开关管不能直接接地 的电路中，如BUCK降压电路等。典型低端集成驱动电路有IR 公司的IR2117等。
Vcc IN
HV LEVEL SHIFT
VB
UV DETECT PULSE FILTRE R R S Q
_
HO Vs
PULSE GEN
COM
UV DETECT
IR2117芯片技术参数:
符号 VB VS VHO VCC 名称 高端浮动电源电压 高端浮动电源偏电压 高端浮动输出电压 逻辑电路电源电压 最小值 -0.3 VB-25 VS-0.3 -0.3 典型值 最大值 625 VB+0.3 VB+0.3 25 单位 V V V V
Vs
Vo VIN
电源电压
输出电压 逻辑输入电压
6
0 0
20
Vs Vs
V
V V
Io+
IoVIH
输出拉电流
输出灌电流 逻辑“1”输入电 压 逻辑“0”输入电 压 开通延迟时间 关断延迟时间 开通上升时间
1.5
1.5 2.7
2.3
3.3
A
A V
VIL
td1 td2 tr
0.8
85 65 15 160 150 35
如果一个电子系统中有多个信号继电器需要驱动,则可 考虑达林顿驱动集成电路，如用７路输出ULN200０系列：
8路达林顿驱动芯片ULN2800系列:
采用ULN2003的７路继电器驱动电路：
COM IN0 IN1 OUT0 12V VCC
OUT1
TO MCU
ULN2003
IN6 GND
OUT6
三、功率MOS管驱动电路设计
功率驱动电路设计
一、LED数码管驱动
1、动态显示
LED有两种显示方式： 动态扫描显示。优点成 本低，缺点亮度不均匀。 静态显示。优点亮度均 匀，缺点成本高 三极管处开关状态.
VCC a b c d e f g dp
R1 ß=100 R2
Ib
目前普通发光管的最大驱动电流IF为20mA，VF为1.2V,三 极管放大倍数取100.
VIN
IO+ IOVIH VIL ton toff
逻辑输入电压
输出拉电流 输出灌电流 逻辑“1”输入电压 逻辑“0”输入电压 开起延迟时间 关断延迟时间
-0.3
200 420 9.5 250 500
VCC+0.3
V
mA mA V
6.0 125 105 200 180
V nS nS
tr
tf
开起上升时间
传统小功率直流电机采用线性集成电路如LB298驱 动，但功耗较大，目前主要采用开关集成电路，如MC33931 等。 1.MC33931
2.BD6230系列
3.用普通MOS管加驱动电路 采用2片IR2110的直流电机驱动电路
DC 300V R1 R6 D1 D2
M1 VB VCC HIN VS VH C2 MOTOR
V
有单片机控制的IR4427驱动的Boost升压电路如下图所示。 图中IC1为单片机（MC9S08SH8），IC2为驱动集成电路 (IR4427)，元件L、D、M1、E构成Boost升压电路。
+12V L 6 2 I C2 3 7 R1 M1 E R4 D R3 +24V
R2 Vss 4 5 I C1 6 3 +5V IF VF