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安川服务器维修IR2110实现高压大功率直流开关电源

2020-07-28 14:09分类:电源维修 阅读:

 

高压开关电源_高压配电开关_高压小车开关

由于需要远程电源,因此有必要开发高压大功率直流开关电源. 主要使用开关电源是因为可以增加开关电源的功率,可以增加电压埃斯顿伺服电机,并且可以扩大电压调节范围. 但是在整个开发过程中,发现驱动电路是一个更加困难和重要的环节. 目前,国内外开关电源的发展速度非常快,技术也很成熟. 自1990年代以来,高频转换技术得到了飞速发展,新的电力电子设备,高度智能的IC和新的电路拓扑也不断出现.

l驱动电路的功能和特性

开关电源有许多形式和类型. 尽管各种开关电源可以实现的性能指标也有所不同,但它们始终由以下部分组成:

(1)控制单元<​​/ p>

通常,专门的集成电路负责这部分工作,并且根据特定需要,微控制器和DPS也用作控制单元的核心.

(2)功率组件

目前,通常使用IGBT和MOSFET. FET通常用于高频中,低功率情况,而IGBT用于高功率情况. 电路结构相似,栅极为高电平(通常为10-20 V,通常为15 V)导通,而低电平(-5〜0 V)则截止. 它的作用是开关电源的核心.

(3)驱动电路

这部分是开关电源和连接控制单元和功率管的桥的灵魂. 通常,来自控制单元的液位不能直接驱动功率管,它需要液位转换和电流驱动. 对于驱动电路,功率管的栅极是负载,并且在普通功率管的栅极和源极之间存在寄生. 电容,因此驱动电路的负载是电容负载. 如果驱动电流不足或频率增加,方波将失真,无法达到设计目标. 因此,电力电子的驱动是整个设计的重点和难点.

要求开关稳压电源中的电源开关管在关闭时迅速关闭,并能保持关闭期间的漏电流约等于零;打开时,要求快速打开并保持. 管道的压降也近似等于零. 开关管趋于断开的下降时间和趋向于导通的上升时间是减少开关晶体管的功率损耗并提高开关电源效率的主要因素. 为了缩短这两次青岛伺服电机维修,除了选择高背压,高速和高功率开关外,它还主要取决于添加到开关栅极的驱动信号. 驱动波形的要求如下:

①为了减少开关管趋于导通的上升时间,驱动波形的上升沿必须陡峭且幅度必须大;

②在保持导通期间,有必要确保开关管处于饱和导通状态,以减小开关管的正向导电管压降,从而减小开关管在集电极期间的集电极功率损耗. 传导期; <

③正向驱动结束时,应减小驱动幅度,以使开关管能迅速脱离饱和区,以减少停机存储时间;

④为了减少开关管容易被切断的下降时间,驱动波形的下降沿也必须陡峭且振幅必须大. 理想的驱动波形如图1所示. 图1(a)是漏极电压和电流波形,图1(b)是栅极驱动信号波形.

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2 IR2110栅极驱动抗干扰技术

IR2110是双通道高压,高速电压型电源开关设备栅极驱动器. 它具有一个独立的浮动电源. 驱动电路非常简单. 只有一个电源可以同时驱动上下臂. 但是,IR2110芯片有其自身的缺点,不能产生负压,抗干扰能力较弱. 下面的详细实验将介绍抗干扰技术.

2.1芯片功能简介

IR2110包括: 逻辑输入,电平转换,保护,高端输出和低端输出. 逻辑输入端子采用施密特触发器电路大型电机维修,提高了抗干扰能力. 输入逻辑电路与TTL / COMS电平兼容,并且其输入引脚阈值是电源电压Vdd的10%,并且每个通道相对独立. 由于逻辑信号通过电平耦合电路连接到它们各自的通道,因此逻辑电路参考地(VSS)和电源电路参考地(COM)之间的偏移允许为-5 V至+5 V,并且可以被屏蔽小于50 ns的脉冲,因此具有理想的抗噪声效果. 两个高压MOS管推挽驱动器的最大灌电流或输出电流可以达到2 A,上桥臂通道可以承受500 V的电压. 输入和输出信号之间的传导延迟很小,导通的导通延迟为120 ns,关断的导通延迟为95 ns. 电源VCC的典型值为15V. 逻辑电源和模拟电源共享15 V电源,逻辑地和模拟地连接在一起. 输出端子为电源VCC配备了欠压保护,当其低于8.2 V时,驱动器输出将被阻塞.

IR2110具有很多优点: 自举悬浮驱动电源可以同时驱动同一桥臂的上下开关装置,驱动500 V主电路系统,工作频率高,可以达到500千赫;具有与电源关断逻辑相关的关断逻辑;输出采用图腾柱结构,驱动峰值电流为2 A;两个通道均配备了低压延迟封锁(50 ns). 该芯片还具有一个保护端子SD,可阻止两个输出. 当SD输入高电平时,两个输出均被阻塞. IR2110的优点为实际的系统设计带来了极大的方便,特别是自举浮动驱动器电源大大简化了驱动器电源设计,只有一个电源可以完成上,下桥臂两个电源开关装置的驱动. . IR2110的典型应用电路如图2所示.

但是使用这种电路存在很大的问题. 当高压侧的电压缓慢上升时,您可以清楚地看到毛刺变得越来越严重. 当电压非常低时,电子管会发热并且芯片容易燃烧. 这些问题是由2 11 0本身的某些缺陷引起的. IR2110无法产生负偏压. 如果用于驱动桥式电路并在半桥电感负载电路中运行,则处于截止状态的IGBT将反向. 并联二极管的恢复过程将承受CE电压的急剧上升. 该静态dv / dt通常高于IGBT关断时的上升速率. 由于米勒效应,该dv / dt在集电极和栅极电容中产生电流,并流向栅极驱动电路,如图3所示. 尽管在关断状态下栅极电压Vg由于阻抗而为零. 在栅极电路(栅极限流电阻Rg,引线电感Lg)的电流中,电流增加VGE并趋于VGE(th). 最严重的情况是电压达到阈值电压,这将导通IGBT并导致桥臂短路. IR2110驱动器的输出阻抗不够小,沿电网流动的电流会对驱动电压增加更严重的干扰干扰.

2.2 IR2110改善了抗干扰电路

2.2.1带电平钳位的IR2110驱动器电路

鉴于IR2110的缺点,对输出驱动电路进行了改进. 可以将二极管反向并联连接至栅极限流电阻,但是在大功率环境中并不明显. 本文介绍的第一种方法是图4所示的电路. 在关断期间将栅极驱动电平钳位为零. 在桥臂上管开启期间,驱动信号打开Q1,关闭Q2,然后正常驱动. 在上管截止期间,Q1关断,Q2的栅极为高电平并导通,从而将上管的栅极电势拉至低电平(三极管的饱和压降). 这样,由于由米勒效应产生的电流流过Q2,因此可以大大降低栅极驱动器上的毛刺. 下管的工作原理与上管的工作原理完全相同,因此我不再赘述.

2.2.2 IR2110负压发生电路

在大功率IGBT的情况下,每个驱动电源都是独立的,集成驱动芯片通常具有在IGBT关断期间产生负电压的功能,例如EXB841系列,M57957系列等. 在此期间广数数控系统维修,向栅极施加一个负电压,通常为-3〜-5V. 它的作用还在于增强IGBT关断的可靠性. 防止由于米勒效应引起的误导. 尽管IR2110芯片内部没有负压功能,但可以通过添加几个无源组件来产生负压来实现,如图5所示. 在该电容器上添加了由电容器和5 V稳压管组成的负电压电路. 上,下管驱动电路.

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工作原理是: 电源电压为20V. 在上电期间,电源通过Rg对Cg充电,Cg维持5 V的电压. 当LIN为高电平时,LO输出0V. 此时,S2的栅极电压为-5 V,在关断期间达到负电压.

对于上管S1,当HIN为高电平时,HO输出为20 V,施加到栅极的电压为15 V.当HIN为低电平时,HO输出0 V,S1栅极为-5 V.

IGBT是电压驱动装置,因此负压电容器C5和C6上的电压波动很小,并保持在5V. 自举电容器上的电压也保持在20 V左右abb变频器维修,只有下管S2已打开. 目前充电过程很短.

IGBT的导通压降通常小于3 V,并且当S2导通时,负电压电容器C5的充电完成. 为了选择C5和C6,要求它大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss. 自举电容器电路中的二极管D1必须是快速恢复二极管,并且应该有足够的电流裕量. 该电路与一般的负压驱动芯片相同高压开关电源,其产生负压的原理相同,在直流母线上叠加了5 V的电压.

2.2.3 IR2110与隔离变压器电路组合

以上两种方法已被广泛使用,但是它们也有缺点. 首先,该电路比最简单的应用电路复杂得多. 其次,使用的设备数量增加,成本增加,效果再次不是很好. ,这主要是因为IR2110芯片本身很容易受到开关管的影响.

随着负载的增加和电压的增加,IR2110的输出波形将变得非常混乱,因此使用常规的变压器隔离和IR2110来使用如图6所示的电路图,该电路结合了经典电路的一部分,减少了负载对驱动器的影响,可以在大功率应用中使用,电路相对简单,非常实用.

工作原理是: 电源电压为20V. 在上电期间,电源通过Rg对Cg充电,Cg维持5 V的电压. 当LIN为高电平时,LO输出0V. 此时,S2的栅极电压为-5 V,在关断期间达到负电压.

对于上管S1,当HIN为高电平时,HO输出为20 V,施加到栅极的电压为15 V.当HIN为低电平时,HO输出0 V,S1栅极为-5 V.

IGBT是电压驱动装置,因此负压电容器C5和C6上的电压波动很小,并保持在5V. 自举电容器上的电压也保持在20 V左右,只有下管S2已打开. 目前充电过程很短.

IGBT的导通压降通常小于3 V,并且当S2导通时,负电压电容器C5的充电完成. 为了选择C5和C6,要求它大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss. 自举电容器电路中的二极管D1必须是快速恢复二极管,并且应该有足够的电流裕量. 该电路与一般的负压驱动芯片相同,其产生负压的原理相同,在直流母线上叠加了5 V的电压.

2.2.3 IR2110与隔离变压器电路组合

以上两种方法已被广泛使用,但是它们也有缺点. 首先,该电路比最简单的应用电路复杂得多. 其次,使用的设备数量增加,成本增加,效果再次不是很好.高压开关电源,这主要是因为IR2110芯片本身很容易受到开关管的影响.

随着负载的增加和电压的增加,IR2110的输出波形将变得非常混乱,因此使用常规的变压器隔离和IR2110来使用如图6所示的电路图,该电路结合了经典电路的一部分,减少了负载对驱动器的影响,可以在大功率应用中使用,电路相对简单,非常实用.

3结论

还应根据具体情况分析本文提供的几种抗干扰措施. 当然,应根据具体情况根据具体电路选择电路. 传统的驱动电路还具有其他优点,并且光电耦合也可以被广泛使用.

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