3.2 死区时间的考虑
在图5中,保证H桥上2个同侧的MOS管(M1和M2,M3和M4)不会同时导通非常重要。如果MOS管M1和M2(或M3和M4)同时导通,那么电流就会从电源Vs正极穿过2个MOS管直接回到负极。此时,电路中除了MOS管外没有其他任何负载,因此电路上的电流就可能达到最大值(该电流仅受电源性能限制),甚至烧坏MOS管。基于上述原因,在实际驱动电路中要使M1与M2或M3与M4在导通时间上有一个延迟,也称死区时间。
HIP4081留有HDEL和LDEL两个端口(见图4),用户通过外接电阻,可根据实际电路工作情况,自行定制死区时间。死区时间与HDEL/LDEL电阻的关系如图6所示。
3.3 效率的考虑
在图5中,决定驱动电路效率的主要是以下3个因素:H1P4081的静态功耗;Vcc电源的动态功耗;M工字电感器OS管的I2R损耗。
由于HIP4081是CMOS器件,第(1)项损耗很小,可忽略不计,第(2)项损耗虽然大一些,但远小于一体成型电感器(3)项(尤其是满负荷输出时)。而MOS管的I2电感器厂家R由其导通电阻决定,因此选择合适的M0s管组成H桥电路,可以减少(3)项损耗。该电路选用N沟道HEXFETPower MOSFET IRFPP250N,其导通电阻为O.075 Ω,降低了导通损耗,提高了效率。
3.4 产品结构的考虑
(1)该产品结构采用厚膜混合集成技术设计,如图7所示,在具有高导热率的AlN陶瓷基板上通过厚膜印烧工艺制作厚膜基板,并通过基板金属化与焊接技术,将ALN基板与金属外壳进行焊接,大大提高了电路的导热能力和功率密度。
(2)绕行电感在图7中,产品内部全部有源器件采用裸芯片,通过混合集成电路的二次集成工艺技术,将元器件、ALN厚膜陶瓷基板以及金属外壳组装在一起。形成具有全密封金属外壳、外形尺寸为32 mm×32 mm×7 mm的双列直插式厚膜混合集电感器标准成产品,大大缩小了体积,减少了产品内部级连和焊点,提高了可靠性。
4 结 语
这里设计的厚膜H桥电机驱动电路经过实际应用表明:该电路不仅安全可靠地实现了电机的双向转动和调速,提高了驱动电路和系统的可靠性,而且产品体积小,导热性能好,效率高,能在恶劣的使用环境下安全工作,适合军、民两用。
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