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Chasing a Minimal Power Budget Chasing a Minimal Power Budget 15 min Blog If you’re working on a battery powered project that needs a long service life between charges or battery replacements, you’ll 阅读文章
制动大型有刷电机的运动 1 min Guide Books 尽管无刷直流电机效率高且扭矩大，但在许多工业应用中，大型有刷电机和伺服电机仍然非常常见。这主要是因为有刷电机更简单控制，通常购买成本也更低，因此驱动它们的需求并未消失。对于需要高电压、高电流或两者兼备的较大工业电机或伺服电机，小型有刷电机驱动集成电路是不够的。这就必须使用离散元件来构建H桥。这并不应被视为一项艰巨的任务，因为它并不是一个非常复杂的电路图；它归结为4个带保护二极管的FET，一组门驱动器，以及一个确保你不会短路任何东西的控制器IC。如果你愿意，门驱动器和控制器IC甚至可以在单一封装中找到。 构建H桥 这是一个典型的H桥设计，不包括门驱动器。构建桥的方法有两种，要么使用P通道MOSFET作为高侧，N通道作为低侧，要么全用N通道。正如你所知，P通道MOSFETS的RDS(on)（内阻）显著高于N通道，这在传导高电流时会因电阻中耗散的功率产生更多的热量。然而，P通道FET非常方便用于高侧，因为N通道FET只有在栅极电压高于源电压时才会导通。这就是门驱动器的用武之地，因为它们能够通过足够提升输入电压来驱动N通道FET的栅极，从而降低成本和电路板上的热负荷。 门驱动器的另一个优点是能够将更多的电流移入MOSFET的栅极并迅速从中排出电荷，这比典型的微控制器引脚能做的要多。如果你仅仅使用H桥来使电机在任一方向上运转，这对你来说可能没什么大优势。然而，如果你正在使用高频PWM来变化电机的速度，或者构建伺服，这种向FET的栅极驱动和排出大量电流的能力可以让你构建一个非常高性能的解决方案。 由于N通道FET在内阻和栅极电容方面的巨大优势，我们将专注于仅使用N通道构建高侧和低侧的H桥。 控制H桥 双驱动器 如果你正在处理高电压、高PWM速度或两者兼备，你可能会考虑为H桥使用两个独立的驱动器。虽然单个MOSFET门驱动器很棒，但高电压和电流会因封装限制超出单个IC的操作限制。如果你正在构建直流伺服控制器，并需要对电机位置进行许多小的调整，你可能会运行高PWM频率的驱动器。这样的频率要求快速充放电MOSFET的栅极电荷，这反过来需要显著的电流。 在这个原理图中，我使用了两个来自 EiceDriver门驱动器系列的英飞凌 2EDL05N06PFXUMA1。真值表信号需要通过微控制器良好管理，以确保不会出现会立即烧毁H桥的穿通条件。与集成的全桥驱动器包相比，这种对糟糕编程的保护不足的权衡是高达600V的驱动能力和显著的源/汇电流，用于快速切换门。 上面的原理图截图来自我的GitHub上的 重负载伺服仓库。这个开源项目基于Citrus CNC在他们的 Tarocco直流伺服驱动器中的开源工作。这个100V直流伺服驱动器被用于控制西门子SiPlace改造项目中的电机。 单一驱动器 如果你正在处理较低的电压，使用集成电路来处理H桥的两侧变得可行，并且可以提供一些空间节省以及集成穿通保护的安心。当我需要单一驱动器时，我通常转向来自长期工业质量控制器系列的瑞萨HIP4081A。 HIP4081A和大多数其他驱动器的实现非常简单，只需要几个无源元件用于解耦和为高侧门电压引导。上面的原理图来自于石油和天然气行业使用的12V，100A电机控制器。 需要考虑的规格 无论你是使用单个、双重还是四重门驱动器用于你的H桥，基本规格的考虑将会是相同的。你的主要关注点可能会转向桥中使用的MOSFET，以及与之配套的保护二极管。然而，一旦你选择了每个部件，你将需要回过头来检查其他选定的部件以确保系统是最优的。这里的关键点是MOSFET的栅极对源电压与FET驱动器输出电压之间的关系，以及保护二极管的钳位电压与MOSFET的最大漏源电压之间的关系。如果你在H桥中运行高频PWM，你还需要考虑FET驱动器电流与MOSFET的栅极电荷/输入电容。然而，我们将详细讨论H桥中每个部分的规格，作为你部件选择过程的指南。 阅读文章
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