高性能分立元件H桥驱动(非自举电容升压,没有IR21XX的缺点PWM可维持在100%)
电路图--小:http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_292472.png
(原文件名:H-Driver_Active_ORG_s.png)
电路图--大:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_292473.png
(原文件名:H-Driver_Active_ORG.png)
仿真工程:(Multisim10)
点击此处下载 ourdev_292474.zip(文件大小:839K) (原文件名:H-Driver_Active_ORG.zip)
本电路继承了前贴我发的那个48V驱动电路低成本、可靠的优点,将驱动烦琐的自举升压电路换成了主动升压电路,这样驱动部分的可靠性可进一步提高、也能在上桥上加PWM且PWM也能等于100%了。
下面是一些注意事项:
1)如果你的电机工作电压低于等于12V可能需要调整上桥臂晶体管的工作状态。
2)升压电容C7要使用低ESR的。
3)D5 D6如成本允许应使用快恢复型二极管如FR157。
4)C8最好使用CBB电容,成本不允许可使用独石电容。
5)主滤波电容C11 C12必须是高频低阻电容,否则纹波容易引起发烫。
6)C9 C10耐压应是电源的至少一倍。
7)注意布线!!!尤其是高频部分(参考IR的一系列布线文档) 做个记号。。 再补充一点:这个电路运行时不需要先开下桥再开上桥。 你这个好像不可取,单纯的抬升了G极电压,而没有跟随S极的电压进行浮动。
会造成Vgs有大于12V的情况发生。
还不如你的第一版电路! 【3楼】 nomoneyiv
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这个电路不会出现你说的Vgs大于12V的情况。(在板试验过,示波器看Vgs最高压实际是12V)
我们可以这样分析:
上桥D1H接到开通指令,对C3和MOS管GS电容充电,Vgs电压是逐步提高的。
当Vgh电压达到Vth后MOS电阻大幅减小,MOS管S级电压也会快速上浮到48V,而我们高压端的电压只是48+12=60V,在Vgh上的压差是60-48=12V,完全在Vgh承受范围内。
如果你注意观察我的前一版电路的话,我在上桥上用了一个电容升压电路。正常工作时Q2的发射极上加的永远是48+12=60V,唯一不同的是本电路是主动升压,前一个电路是被动升压。
被动升压的缺点是启动时电机转速很低,升压效率不高,上桥很有可能因供电不足加上大电流发热烧毁;在主动升压电路里就不存在这种问题。 好东西!!!做个记号。 记号 楼主真牛 楼主,你那个555去掉,用MCU的一路闲置PWM驱动,也是可以吧!
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MCU驱动一个三极管,三极管来接电容负端 【8楼】 nomoneyiv
楼主,你那个555去掉,用MCU的一路闲置PWM驱动,也是可以吧!
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当然可以。
MCU驱动一个三极管,三极管来接电容负端
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应该用图腾柱式驱动,2~3个管子 重要更正:
刚发现由于Multisim的一个储存BUG,我在顶楼发的项目文件可能无法在Multisim里正常模拟,特此制作了一个修正版。
修正版里主要修正了XWG1、虚拟示波器等内容丢失的问题,尤其是XWG1的内容丢失会使4个MOS管同时打开,使电路仿真工作不正常或出错。
修正版还增强了主动升压电路的性能(由于疏忽,原电路升压部分使用的实为75%方波发生器,效率较低,现已改为效率最高的50%方波发生器)
完整项目文件下载:
点击此处下载 ourdev_294574.zip(文件大小:800K) (原文件名:修正后H桥驱动.zip)
主动升压部分增强前后对比图:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_294575.png
(原文件名:H-Driver_Active_ORG.png)
注:
减小R20可以提高升压频率。使用上桥输出PWM时升压部分的工作频率应大于等于PWM的工作频率才能保证电压充足(有一个折中办法可以既不用提高升压频率也也能保证上桥供给电压,但由于是某公司的专利我就不在这里提及了)。另当升压频率超过10KHZ时建议将C7换成无级性电容或高频电容。 补充一个由MCU代替555的升压电路:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_294594.png
(原文件名:H-Driver_Active_ORG2.png)
由于三极管和二极管的压降缘故VM点电压应由原来的12V提高至14V。
MCU输出占空比需为50%才能保证电荷泵最佳升压效率。
如上桥不加PWM则MCU输出升压频率5KHZ足矣;上桥加PWM则MCU输出升压频率需至少为PWM频率。
项目文件:(略) 也要mark & 3Q的 mark 好好学习,学习! 好好学习,学习! mark,thank you 这么好的贴子,不顶就太对不起楼主了! 谢谢版主!
请教为什么要在gs上并10n电容C1~C4,这样不会令PWM边缘变差吗? 谢谢版主!
请教图中的电流支路会不会引发大电流使R2烧毁?
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_11/ourdev_433689.JPG
(原文件名:1a7f38c9.JPG) mark 请教若干问题
1、为什么Q3的控制信号从发射极注入而不是常规的基极注入,是为了提高开关速率吗
2、Q2截止时,是否可以理解Q15的作用类似一个快速泻放Q1栅极电荷的装置,并且泻放到0.7V为止(被C3保持着)
3、Q2导通时,Q15的基射被反偏,开门电压通过D1加到Q1的栅极,D2是为了在形成栅极控制电压的过程中栅压超限而设置的,是否理解正确
问题可能小白了点,多谢指教
哦对了,还有一个问题,一般你们都用什么型号的二极管做感性负载的泻放啊,靠场效应管里的那个寄生的会出问题吗(大电流时)
本贴被 crazyeda 编辑过,最后修改时间:2008-10-28,20:02:11. 很专业,赞一个 mark 学习! 做个记号,研究一下 这个驱动电路最大输出频率多大,在占空比为0~99%都可行吗? 占空比为0~99%都可调,楼主是用555产生辅助电压,不受占空比限制。 只要你把散热做好了,长年累月100%占空比都行 【20楼】 cowboy
谢谢版主!
请教图中的电流支路会不会引发大电流使R2烧毁?
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这个电阻阻值需要配合频率计算的。如果计算不当确实会烧毁。
通常15K频率,75NF75管子用1/4W已经足够了
本贴被 vivalite 编辑过,最后修改时间:2008-11-13,14:39:54. 占个位置,有时间再看哈!!! 这个推挽电路,自已也动手搭了一个:
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_11/ourdev_525396.jpg
(原文件名:OUT.jpg)
10Khz方波输入的输出波形
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_11/ourdev_525397.jpg
(原文件名:10K.jpg)
1M方波输入的输出波形
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_11/ourdev_525398.jpg
(原文件名:1m.jpg)
从示波器中可以看出,10K的波形正常(其实还是稍有点突变),1M就明显失真,当然电机控制不需1M,只是单纯讨论下推挽电路,为什么随频率升高失真会如此之大?
信号输入是从波形发生器输出,这个信号是方波没有问题
本贴被 workhelper 编辑过,最后修改时间:2008-12-02,09:51:10. 【32楼】 workhelper,输出端并联个10nf的电容再看看!大功率FET的输入等效电容接近10nf. 呵呵,比较专业了,但是还有地方可以改!管子栅极加一个几欧姆的小电阻,可以去掉你看不到的管芯的阻尼振荡!其他的值都挺合理的,如果允许,51欧也可以适当的再减小一点! 那位大哥帮扫下盲,14楼的问题,请教为什么要在gs上并10n电容C1~C4,这样不会令PWM边缘变差吗?IR21xx的典型应用没有这个电容
http://cache.amobbs.com/bbs_upload782111/files_11/ourdev_570464.PNG
(原文件名:gs cap.PNG) 35楼:
C1~C4的作用是:
1)吸收干扰
2)降低开通速度但关断速度基本维持不变(减小门级高频震荡同时也作为同步续流驱动的安全措施之一) 还是不太懂,vivalite 能否再深入点
1)吸收干扰 --这个毫无疑问
2)降低开通速度但关断速度基本维持不变 -- 降低开通速度是否会加重MOS管的瞬态功率冲击?
也作为同步续流驱动的安全措施之一 -- 还没了解什么是同步续流驱动 降低开通速度降低dv/dt、减少耦合到对管门级上的电压,可避免极端情况下对管的误开启(极端情况指大功率电机缺相、突然卡死等)。
同步续流也有人叫同步整流,具体原理谢渊斌先生的文章有详细介绍。 谢谢vivalite,按你的描述,降低开通速度,我暂时理解为权衡"极端情况下的安全性"与"正常情况下的开关损耗"之间取得最佳点,以后用到时再作深研。
原来同步续流和同步整流是同一回事,只不过是叫法不同而矣,明白了!emotion/em081.gif mark 很经典的帖子~~ MARK! 感谢楼主emotion/em112.gif 不错不错,支持一个 good, mark. vivalite
您好,我还是一个菜鸟,有一个问题向您请教一下:
为什么要在P75NF75前加一个51欧姆的电阻呀?有什么作用? 我想问一下,如果驱动电压是36v,电路该做什么相应的修改? 那个ZPD15能用1n4744代替么? 46楼:限流用的,防止开通速度过快造成Vds振铃进而Vds超压雪崩击穿
47楼:基本不用改
48楼:一般都用1N4744,我画ZPD15是想突出是15V稳压管 按照更新以后那个升压电路焊好以后555输出的频率在61Hz左右,对么? 按照更新以后那个升压电路焊好以后555输出的频率在61kHz左右,对么?
如果在上桥加pwm的接单片机的四个引脚的逻辑是什么样的?先全部置低,然后H1 输出pwm L2置高,再全部置低,然后H2 输出pwm L1置高?
如果让电机停转,是把H1 H2置低L1 L2置高么? 记号!!! 升压用的频率主要看你的PWM频率和切换频率。如果你是用上管做斩波的这个频率不能太低,如果仅仅是上管输出对应的开通状态就不需要太高的频率,10几K就可以了。
注意这种推动电路置低是开通,置高是关闭,全部置低就是上下桥短路,可以看烟火了。
开机D1H/L D2H/L全部置高电位
电机转向1:D1H低 D2L低 (其他高)
电机转向2:D1L低 D2H低 (其他高)
再生制动:D1L D2L 同时输出从0%-90%的逐步上升PWM(其他高)-- 其实就是逐步短路电机,利用再生电能刹车。 现在明白了,幸好用的开关电源有保护,不过最后还是有两个管子放烟火了。
PWM频率用的是15.686kHz.
要是急停和快速换向的话还有什么需要注意的么? 急停电流很大,要限流。用反转的方式产生反向力矩来刹车,PWM从0开始起调,同时检测电流,将电流控制在功率管的安全范围内就行。 电机是55W的36V,一个板子驱动一个电机,总共六个电机共同驱动。
用的是单片机控制,电源是从36v转换到12v再转换到5v供单片机用,我想问一下这个电路还需要把单片机单独供电、光耦隔离么?
要是加限流,那采样电阻应该加在什么地方呢?Q7,Q10接地那个地方么? 上次用的是继电器换向一个MOS管做调速,直接与单片机连接的,只要一快速换向单片机就挂掉了,怀疑是电机对它的干扰,最后加了光隔就没有问题了。 请教楼主或哪位兄弟:我按楼主的电路图接了一个实验电路.用来控制一个DC18V的电机.只要正转,反转,和停止.不需要调速.所以没用PWM.4个输入端接的都是稳定的高电平(电源5V)或低电平(0V电源地).没接电机时,万用表测的电压是接近于VS18V电压.(因为电机是18V,所以不同于图上的VS48V),但一接上电机,电压就下降到12V左右.且上桥臂MOS管发热严重.(感觉是上臂MOS管未完全导通).测上臂MOS管VGS电压有5V的.不知问题在哪里! 做记号 这个电路我做过,特性相当不错 电机是55W的36V,一个板子驱动一个电机,总共六个电机共同驱动。
用的是单片机控制,电源是从36v转换到12v再转换到5v供单片机用,我想问一下这个电路还需要把单片机单独供电、光耦隔离么?
要是加限流,那采样电阻应该加在什么地方呢?Q7,Q10接地那个地方么?
上次用的是继电器换向一个MOS管做调速,直接与单片机连接的,只要一快速换向单片机就挂掉了,怀疑是电机对它的干扰,最后加了光隔就没有问题了。
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不用光隔。要采样就在Q7 Q10接地的地方。
继电器释放时有反冲电压要用二极管释放,否则会打坏单片机。 请教楼主或哪位兄弟:我按楼主的电路图接了一个实验电路.用来控制一个DC18V的电机.只要正转,反转, 和停止.不需要调速.所以没用PWM.4个输入端接的都是稳定的高电平(电源5V)或低电平(0V电源地).没接电机时,万用表测的电压是接近于 VS18V电压.(因为电机是18V,所以不同于图上的VS48V),但一接上电机,电压就下降到12V左右.且上桥臂MOS管发热严重.(感觉是上臂 MOS管未完全导通).测上臂MOS管VGS电压有5V的.不知问题在哪里!
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VGS 5V很不正常 确定你的电路没错?! 请问vivalite老师,您的电路中的假设PWM为50%,那实际加到电机上的平均电压就是48*50%=24V了?这个电路可以用在不要PWM场合吗,就是D1H和D2L同时接低电平(此时D1L和D2H同时高电平)或者相反的情况?我用的电机18V,我直接就用18V的电源供电了,看您的标题是PWM可维持在100% 问题找出来了.还是升压电路的问题,那个NE555芯片的电源我接到了5V上面,直接接到电机电源的18V上,升压又抬高了,Q1的Vgs也达到了10V以上.现在MOS管的发热正常了,谢谢vivalite老师 我没有说50%的方波是PWM,555输出的50%方波是用来升压的,和驱动电机的PWM无关(驱动电机的PWM可以从0%-100%) 调试的时候烧了好几个555,找了找原因,是接了12v接了36v没有接地,最后在12v上加了个二极管,解决了。可是电压只有11.5v左右,这个电压低么? 如果只用一个48v供电,那12v该怎么提供呀? 用降压电路降压就有12V了
LM317...开关电源 等等均可 vivalite 老师:您好,能给扫个盲吗?就是PWM波连接到了电容的负极那里,是怎么实现电压48V与12V叠加的呢~~这种接法以前没有见过,还望您能给讲解一下 这是叠波升压,又叫电荷泵。在高压小电流应用里很普遍(如高压电棒、电蚊器等)。
就是先把直流电转为交流电,再用电容和二极管载波的方式让电压叠加,再整流成直流来,自然电压就升高了。 mark vivalite 老师:有个问题,lm555老是烧,查了半天原来是接了12v接了36v没有接地给击穿了,最后加了一个二极管解决了。可是有时候还是烧,是什么原因呀? 还有,要是用lm317降压,他的耐压是40v,48v是不是不能用呀? 输入端用大功率电阻分压就行了
如果觉得效率低的话用开关电源降压 好贴,顶! mack MARK 支持 请教:vivalite
我用这个电路555主动升压的H桥驱动搭了板子,电机电源使用18V,555电源12V,目前下桥mos开通可是受到PWM控制,但是上桥却一直开通状态。PWM占空比10%,频率4.032k,上桥1H和2L是通过两路不同端口,同相的PWM。
请帮我分析一下:
为何上桥一直是在开通状态?
曾采用以下措施,仍然没有效果:
1、降低PWM频率至1.000k;
2、降低R17、R15至1k,后又降低到510欧
另外,还有一点疑问,C8后的提升电压不是很稳,而且上升过程不是很快。
求助!!
各位大虾!
见贴请帮忙! mark 呵呵,讲得不错,收藏!!1 【79楼】 jiercathy
检查你的电路和驱动逻辑。上桥三极管不要搞错。负载一定要接,动力电源调试时可以采取小电流稳压电源以防烧管 mark! 能不能搞到300V 的高电压。。。 vivalite 您好!
请问电机12V驱动电压,这个电路要怎么改才良好工作呢?谢谢! vivalite兄,对电荷泵部分有个问题,估算了下,电荷泵输出电流大致在10MA左右,今天单独按图搭了一个,电源电压是12V(555电压为5V),空载时大概在13.9V,带了10K负载,结果就只有10.XXV了,输出电流只有1MA左右,这是为什么啊?
如果带不了10MA电流的负载,那么这个电路的上部MOS就不能工作. 楼上,图后来在11楼改正过,不知道你用的是哪个版本。1楼的555参数计算是有错误的。
电荷泵输出电流不高,可以在输出段接电容储能解决。 支持 经典好文,不顶对不起楼主啊 记号 mark!!! 已经实验成功,没有采用11楼增强电路,那个用555做施密特触发器构成的电路产生的方波占空比是67%,非常奇怪.还是采用了1楼电路,不过555电路中的元件参数有变,R19=470R,R20=4.7K,C6=1nF,产生110KHZ左右50%占空比的方波,同时,自举电容C7和滤波电容C8改为1uF就可以带10MA左右的负载,输出电压可以达到10V以上.
这两天查了很多电荷泵的资料,对其负载能力影响最大的就是振荡频率和自举电容,可以合理搭配两者以取得自己需要的负载能力. mark 顶好贴!!! up 再顶 MARK! mark 采用了楼主的电路,很是感谢,我们产品的电机是DC100V,所以主回路换了几个三极管。工作情况良好,Vgs电压用万用表测是8.6V,NMOS用的是IRF840,示波器看下来电机电流电压都很好,所以特来感谢。主要还想问下楼主说的布线参考IR的资料,我没看到什么布线规格啊,请指教,有资料的话请发我 shao1jun@qq.com 顺变说下我用的是1楼的电路,所以电压Vgs=8.6V,可以用11楼电路或者提高R16及R18来提高驱动电压,但也提高不了多少。八点几伏应该可以了吧。