直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

1、課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題： 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 班級(jí)： 11自動(dòng)化4班目 錄基于AT89C52單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)1摘 要11前言21.1數(shù)字直流調(diào)速的意義21.2研究現(xiàn)狀綜述21.2.1電氣傳動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀21.2.2微處理器控制直流電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀31.3直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速概述41.3.1直流電機(jī)調(diào)速原理41.3.2直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式52系統(tǒng)總體方案論證62.1系統(tǒng)方案比較與選擇62.2系統(tǒng)方案描述63硬件電路的模塊設(shè)計(jì)73.1邏輯延時(shí)電路方案論證設(shè)計(jì)73.2驅(qū)動(dòng)電路方案論證設(shè)計(jì)73.2.1驅(qū)動(dòng)電路方案、參數(shù)描述73.2.2 IR2110驅(qū)動(dòng)電路中MOSFET抗干擾設(shè)計(jì)83.2.2.0 IR2

2、110功率驅(qū)動(dòng)介紹103.2.2.1 IR2100內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及管腳說明113.2.2.2 IR2110的自舉電路114軟件設(shè)計(jì)125結(jié)論16參考文獻(xiàn)17附錄1 整個(gè)系統(tǒng)電路原理圖附錄2 整個(gè)系統(tǒng)電路的實(shí)物圖基于MC51單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)摘 要本文介紹一種基于MC51單片機(jī)控制的PWM直流電機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)以廉價(jià)的MC51單片機(jī)為控制核心，以直流電機(jī)為控制對(duì)象。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)電路進(jìn)行總體方案論證設(shè)計(jì)，確定電路各個(gè)的功能模塊之間的功能銜接和接口設(shè)置，詳細(xì)分析了各個(gè)模塊的方案論證和參數(shù)設(shè)置。整個(gè)系統(tǒng)利用51單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生10K左右的PWM脈沖，采用2片IGBT和MOSF

3、ET等一類電壓型功率開關(guān)管專用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110，驅(qū)動(dòng)MOSFET構(gòu)成的H橋電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速.關(guān)鍵字 AT89C52，PWM，IR2110，MOSFET 1前言1.1數(shù)字直流調(diào)速的意義現(xiàn)在電氣傳動(dòng)的主要方向之一是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制。從上世紀(jì)80年代中后期起，世界各大電氣公司如ABB、通用、西屋、西門子等都在競(jìng)相開發(fā)數(shù)字式調(diào)速傳動(dòng)裝置，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，當(dāng)前直流調(diào)速已發(fā)展到一個(gè)很高的技術(shù)水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安裝技術(shù)；控制方式采用電源換相、相位控制1。特別是采用了微處理器及其他先進(jìn)電力電子技術(shù)，使數(shù)字式直流調(diào)速裝置在精度的準(zhǔn)確性、控制性能的優(yōu)良性

4、和抗干擾的性能有很大的提高和發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)字化直流調(diào)速裝置作為目前最新控制水平的傳動(dòng)方式顯示了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷升級(jí)換代，為工程應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調(diào)速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。由于微處理器具有較佳的性價(jià)比，所以微處理器在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。近年來，盡管交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電機(jī)憑借其良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，在金屬切削機(jī)床、軋鋼機(jī)、海洋鉆機(jī)、挖掘機(jī)、造紙機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、電

5、鍍、高層電梯等需要廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速的高性能可控電力拖動(dòng)領(lǐng)域中仍得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)階段，我國(guó)還沒有自主的全數(shù)字化直流調(diào)速控制裝置生產(chǎn)商，而國(guó)外先進(jìn)的控制器價(jià)格昂貴，且技術(shù)轉(zhuǎn)讓受限，為此研究及更好的使用國(guó)外先進(jìn)的控制器，吸收國(guó)外先進(jìn)的數(shù)字化直流電機(jī)調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的實(shí)際意義和重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1.2研究現(xiàn)狀綜述1.2.1電氣傳動(dòng)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以來，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)1。同時(shí)，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。使直流調(diào)

6、速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代1。 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低2。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。由于微處理器以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。所以，直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄

7、新的階段。1.2.2微處理器控制直流電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀微處理器誕生于上個(gè)世紀(jì)七十年代，隨著集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微處理器的性價(jià)比越來越高。此外，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。為微處理器普遍用于控制電機(jī)提供了可能，利用微處理器控制電機(jī)完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機(jī)的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機(jī)的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求2，還促進(jìn)了電機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進(jìn)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等便于控制且實(shí)用的新型電機(jī)，使電機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化。對(duì)于簡(jiǎn)單的微處理器控制電機(jī)，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元

8、器件，使電路開通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。現(xiàn)在帶微處理器的可編程控制器，已經(jīng)在各種的機(jī)床設(shè)備和各種的生產(chǎn)流水線中普遍得到應(yīng)用，通過對(duì)可編程控制器進(jìn)行編程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的規(guī)律化控制。對(duì)于復(fù)雜的微處理器控制電機(jī),則要利用微處理器控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等，使電機(jī)按給定的指令準(zhǔn)確工作。通過微處理器控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。目前相比直流電機(jī)和交流電機(jī)他們各有所長(zhǎng)，如直流電機(jī)調(diào)速性能好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問題；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)2。高性

9、能的微處理器如DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR即數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使電機(jī)傳動(dòng)的自動(dòng)化程度大為提高。在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經(jīng)采用了如DSP等的高速微處理器，其執(zhí)行速度可達(dá)數(shù)百萬(wàn)兆以上每秒，且具有適合的矩陣運(yùn)算2。1.3直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速概述1.3.1直流電機(jī)調(diào)速原理直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電動(dòng)機(jī)分為自勵(lì)和他勵(lì)兩種類型。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。但是對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式： 其中：U電壓；勵(lì)磁繞組本身的電阻；每極磁通(Wb)；Cc電勢(shì)常數(shù)；Cr轉(zhuǎn)矩常量3。由上式可知，直

10、流電機(jī)的速度控制既可采用電樞控制法，也可采用磁場(chǎng)控制法。磁場(chǎng)控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制4，而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差5。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。 圖1-1 直流電機(jī)的工作原理圖電樞控制是在勵(lì)磁電壓不變的情況下，把控制電壓信號(hào)加到電機(jī)的電樞上，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻改變電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，這種方法效率低、平滑度差，由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟(jì)效益低，而且轉(zhuǎn)速越慢，能耗越大6。隨著電力電子的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的電樞電壓控制

11、方法。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)壓等等。調(diào)壓調(diào)速法具有平滑度高，能耗少，精度高等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用其中脈寬調(diào)制(PWM)應(yīng)用更為廣泛。脈寬調(diào)速利用一個(gè)固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 圖1-2電樞電壓占空比和平均電壓的關(guān)系圖根據(jù)圖1，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為，占空比為D=/T，則電機(jī)的平均速度為：，可見只要改變占空比D，就可以得到不同的電機(jī)速度，從而達(dá)到調(diào)速的目

12、的7。1.3.2直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式基于PWM為主控電路的調(diào)速系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)相比較，PWM(脈寬調(diào)制技術(shù))直流調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡(jiǎn)單，需要的功率元件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較??；低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高。PWM信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法:一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法?；贜E555，SG3525等一系列的脈寬調(diào)速系統(tǒng)：此種方式采用NE555作為控制電路的核心，用于產(chǎn)生控制信號(hào)。NE555產(chǎn)生的信號(hào)要通過功率放大才能驅(qū)動(dòng)后

13、級(jí)電路8。NE555、SG3525構(gòu)成的控制電路較為復(fù)雜，且智能化、自動(dòng)化水平較低，在工業(yè)生產(chǎn)中不利于推廣和應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)類由軟件來實(shí)現(xiàn)PWM：在PWM調(diào)速系統(tǒng)中占空比D是一個(gè)重要參數(shù)在電源電壓不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比D的大小，改變D的值可以改變電樞端電壓的平均值從而達(dá)到調(diào)速的目的。改變占空比D的值有三種方法：A、定寬調(diào)頻法：保持不變，只改變t，這樣使周期(或頻率)也隨之改變7。（圖1）B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持t不變，只改變，這樣使周期(或頻率)也隨之改變7。（圖1）C、定頻調(diào)寬法：保持周期T(或頻率)不變，同時(shí)改變和t7。（圖1）前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期(或頻

14、率)，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來改變占空比從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器外加軟件延時(shí)等方式來實(shí)現(xiàn)脈寬的自由調(diào)整，此種方式可簡(jiǎn)化硬件電路，操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2系統(tǒng)總體方案論證2.1系統(tǒng)方案比較與選擇方案一：采用專用PWM集成芯片、IR2110 功率驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的核心，現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有很多種型號(hào)，如Tl公司的TL494芯片，東芝公司的ZSK313I芯片等。這些芯片除了有PWM信號(hào)發(fā)生功能外，還有“死區(qū)”調(diào)節(jié)功能、過流過壓保護(hù)功能等。這種專用PWM集成芯片可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，工作更可靠，但其價(jià)格相對(duì)較高，難于控制工業(yè)成

15、本不宜采用。方案二：采用MC51單片機(jī)、功率集成電路芯片L298構(gòu)成直流調(diào)速裝置。L298是雙H高電壓大電流功率集成電路，直接采用TTL邏輯電平控制，可用來驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。其驅(qū)動(dòng)電壓為46V，直流電流總和為4A。該方案總體上是具有可行性，但是L298的驅(qū)動(dòng)電壓和電流較小，不利于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中大電壓、大電流的直流電機(jī)調(diào)速。方案三：采用MC51單片機(jī)、IR2110功率驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的核心實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速。MC51具有兩個(gè)定時(shí)器T0和T19。通過控制定時(shí)器初值T0和T1，從而可以實(shí)現(xiàn)從任意端口輸出不同占空比的脈沖波形。MC51控制

16、簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，且利用MC51構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，可縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。IR2110是專門的MOSFET管，帶有自舉電路和隔離作用，有利于和單片機(jī)聯(lián)機(jī)工作。綜合上述三種方案，本設(shè)計(jì)采用方案三作為整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。2.2系統(tǒng)方案描述本系統(tǒng)采用MC51為控制核心，利用MC51產(chǎn)生的PWM經(jīng)過邏輯延遲電路后加載到以IR2110為驅(qū)動(dòng)核心，MOSFET構(gòu)成的H橋主干電路上實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制和調(diào)速。本系統(tǒng)的控制部分為5V的弱電而驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)載電路為220V的直流電壓。3硬件電路的模塊設(shè)計(jì)3.1邏輯延時(shí)電路方案論證設(shè)計(jì)邏輯延時(shí)電路是主電路IGBT開關(guān)管的控制所需。一、因?yàn)榭?/p>

17、制MOSFET所需的控制信號(hào)要求對(duì)角上的兩個(gè)MOSFET管的控制信號(hào)要相同，而同一個(gè)橋臂上的控制信號(hào)要相反。這就要求主電路上有兩路互為反向的控制信號(hào)。然而MC51產(chǎn)生的PWM只有一路，這時(shí)候就必須把PWM信號(hào)利用邏輯延時(shí)電路變成兩路互為反向的控制信號(hào)。 二、雖然從目前的制作工藝水平可以使電力電子半導(dǎo)體開關(guān)器件的頻率做得很高，但是器件的導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)候仍然會(huì)占用一段極短的時(shí)間，PWM控制信號(hào)消失的瞬間并不意味著功率開關(guān)管就真正會(huì)關(guān)斷11。如果一個(gè)的功率開關(guān)管的控制信號(hào)剛消失的同時(shí)給同一橋臂的另一功率開關(guān)管加控制信號(hào)很可能造成同一橋臂的兩管子同時(shí)導(dǎo)通形成對(duì)電源短路。為了避免這種現(xiàn)象在系統(tǒng)中出現(xiàn)，本

18、設(shè)計(jì)采用了在MC51產(chǎn)生PWM信號(hào)后設(shè)置邏輯延時(shí)電路。3.2驅(qū)動(dòng)電路方案論證設(shè)計(jì)3.2.1驅(qū)動(dòng)電路方案、參數(shù)描述整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路采用兩片的IR2110驅(qū)動(dòng)四片的MOSFET管（IRFP460）構(gòu)成的H橋電路。如下圖3-2：圖3-2 驅(qū)動(dòng)主電路原理圖IR2110驅(qū)動(dòng)MOSFET構(gòu)成的H橋電路的特點(diǎn)顯著，具有調(diào)速性能好，調(diào)速頻帶寬，可以工作在1100 kHz范圍內(nèi)工作。所要求的控制信號(hào)簡(jiǎn)單，只需要加入PWM信號(hào)即可。IR2110設(shè)計(jì)保護(hù)電路性能良好，安全性高，無控制信號(hào)時(shí)，電機(jī)處于剎車狀態(tài)，可用于很多工業(yè)領(lǐng)域。在本設(shè)計(jì)中（圖3-2），IR2110的自舉電容采用了另個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。在頻率

19、為20 kHz左右的工作狀態(tài)下，可選用1.0F和0.1F電容并聯(lián)。并聯(lián)高頻小電容可吸收高頻毛刺干擾電壓。電路中為了防止Q1、Q3導(dǎo)通時(shí)高電壓串入端損壞芯片，在設(shè)計(jì)采用快恢復(fù)二極管FR107，其快速恢復(fù)時(shí)間為500ns13 可有效地隔斷高壓信號(hào)串入IR2110。3.2.2 IR2110的引腳圖以及功能引腳1（LO）與引腳7（HO）：對(duì)應(yīng)引腳12以及引腳10的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，使用中，分別通過一電阻接主電路中下上通道MOSFET的柵極，為了防止干擾，通常分別在引腳1與引腳2以及引腳7與引腳5之間并接一個(gè)10K的電阻。引腳2（COM）：下通道MOSFET驅(qū)動(dòng)輸出參考地端，使用中，與引腳13（Vss

20、）直接相連，同時(shí)接主電路橋臂下通道MOSFET的源極。引腳3（Vcc）：直接接用戶提供的輸出極電源正極，并且通過一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳2。引腳5（Vs）：上通道MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出參考地端，使用中，與主電路中上下通道被驅(qū)動(dòng)MOSFET的源極相通。與引腳6（VB）：通過一陰極連接到該端陽(yáng)極連接到引腳3的高反壓快恢復(fù)二極管，與用戶提供的輸出極電源相連，對(duì)Vcc的參數(shù)要求為大于或等于0.5V，而小于或等于+20V。引腳9（VDD）：芯片輸入級(jí)工作電源端，使用中，接用戶為該芯片工作提供的高性能電源，為抗干擾，該端應(yīng)通過一高性能去耦網(wǎng)絡(luò)接地，該端可與引腳3（Vcc）使用同一電源，也可以分開使用兩個(gè)

21、獨(dú)立的電源。引腳10（HIN）與引腳12（LIN）：驅(qū)動(dòng)逆變橋中同橋臂上下兩個(gè)功率MOS器件的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸入端。應(yīng)用中，接用戶脈沖形成部分的對(duì)應(yīng)兩路輸出，對(duì)此兩個(gè)信號(hào)的限制為Vss-0.5V至Vcc+0.5V，這里Vss 與Vcc分別為連接到IR2110的引腳13（Vss）與引腳9（VDD）端的電壓值。引腳11（SD）：保護(hù)信號(hào)輸入端，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，IR2110的輸出信號(hào)全部被封鎖，其對(duì)應(yīng)的輸出端恒為低電平，而當(dāng)該端接低電平時(shí)，則IR2110的輸出跟隨引腳10與12而變化。引腳13（Vss）：芯片工作參考地端，使用中，直接與供電電源地端相連，所有去耦電容的一端應(yīng)接該端，同時(shí)與引腳2直接

22、相連。引腳8、引腳14、引腳4：為空引腳。芯片參數(shù)：1IR2110的極限參數(shù)和限制：最大高端工作電源電壓VB： -0.3V至525V門極驅(qū)動(dòng)輸出最大（脈沖）電流IOMAX：2A最高工作頻率fmax：1MHz工作電源電壓Vcc：-0.3V至25V貯存溫度Tstg：-55至150C工作溫度范圍TA：-40至125C允許最高結(jié)溫Tjmax：150C邏輯電源電壓VDD：-0.3V至VSS+25V允許參考電壓Vs臨界上升率dVs/dt：50000V/s高端懸浮電源參考電壓Vs：VB-25V至VB+0.3V高端懸浮輸出電壓VHO：Vs-0.3V至VB+0.3V邏輯輸入電壓VIN：Vss-0.3V至VDD+

23、0.3V邏輯輸入?yún)⒖茧妷篤ss：Vcc-25V至Vcc+0.3V低端輸出電壓VLO：-0.3V至Vcc+0.3V功耗PD：DIP-14封裝為1.6W2IR2110的推薦工作條件：高端懸浮電源絕對(duì)值電壓VB：Vs+10V至Vs+20V低端輸出電壓VLO：0至Vcc低端工作電源電壓Vcc：10V至20V邏輯電源電壓VDD： Vss+5V至Vss+20V邏輯電源參考電壓Vss： -5V至+5V3.2.2.1 IR2100內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及管腳說明 IR2110是IR公司生產(chǎn)的高壓,高速的功率MOSFET18， IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片，具有獨(dú)立的高、低端輸出雙通道。門電壓需求在1020 V范圍，懸浮通道用

24、于驅(qū)動(dòng)MOSFET的高壓端電壓可以達(dá)到500 V18。 圖3-5 IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3-5中引腳10（）及引腳12 （）雙列直插式封裝，分別驅(qū)動(dòng)逆變橋中同橋臂上下兩個(gè)功率MOS器件的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，當(dāng)輸入脈沖形成部分的兩路輸出，范圍為（-0.5V）（+0.5），圖6中和分別為引腳13（）及引腳9（）的電壓值。引腳11（SD）端為保護(hù)電路信號(hào)輸入端。當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，IR2110的輸出被封鎖，輸出端HO（7腳）、LO（1腳）恒為低電平。而當(dāng)該腳為低電平時(shí)，輸出跟隨輸入變化。用于故障（過電壓、過電流）保護(hù)電路。引腳6（）及引腳3（）分別為上下通道互鎖輸出級(jí)電源輸入端。用于接輸出級(jí)電源正

25、極，且通過一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳2。引腳3還通過一個(gè)高反壓快速恢復(fù)二極管與引腳6相連。3.2.2.2 IR2110的自舉電路在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中，IR2110的自舉電路可以有效的保護(hù)IGBT。IR2110自舉電路的結(jié)果原理圖如圖3-6所示： 圖3-6 IR2110自舉電路原理圖圖3-6中及分別為自舉電容和快速恢復(fù)二極管，為的濾波電容。當(dāng)在關(guān)斷期間，已經(jīng)充滿電，即=。在開通，關(guān)斷期間，通過電阻與 的柵射極間電容放電。在關(guān)斷，開通期間，柵電荷經(jīng)和快速釋放。在經(jīng)過死區(qū)時(shí)間后，開通經(jīng)過、給充電19。這就是IR2110的自舉電路原理。如果自舉電容選取的過大,可能使關(guān)斷時(shí)電容兩端還沒有達(dá)到要求的電壓，而電容

26、選擇較小則會(huì)導(dǎo)致電容存儲(chǔ)的能量不夠維持柵源電壓在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)為一定值。在選擇自舉電容最好選擇非電解電容，電容應(yīng)盡可能的靠近芯片。一般情況下為保證自舉電容將柵源電壓持續(xù)一段時(shí)間,選電容為其最小值的15倍左右19。綜合考慮在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)采用1uf的電容為IR2110的自舉電容。 4.軟件設(shè)計(jì)/*基于單片機(jī)AT89C51的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)*/#include #include #include /*自定義變量*/#define uint unsigned int /自定義變量#define uchar unsigned char uchar j; /定時(shí)次數(shù)，每次20msuchar f=5

27、; /計(jì)數(shù)的次數(shù)sbit P20=P20; /PWM輸出波形1sbit P21=P22; /PWM輸出波形2sbit P22=P21;sbit P23=P23;/sbit P10=P10; /正反轉(zhuǎn)sbit P10=P10; /停止sbit P11=P11; /減速sbit P12=P12; /加速sbit P13=P13; /啟動(dòng)uchar k;uchar t; /脈沖加減delays(); /延時(shí)函數(shù)key();/*主函數(shù)*/main (void) TMOD=0x51; /T0方式1 定時(shí)計(jì)數(shù)T1方式1計(jì)數(shù)TH0=0xb1; /裝入初值 20MSTL0=0xe0;TH1=0x00; / 計(jì)數(shù)567TL1=0x00;TR0=1; /啟動(dòng) t0TR1=1; /啟動(dòng)t1P0=0xc0;while(1) /無限循環(huán) key(); /*延時(shí)函數(shù)*/delays()uchar i;for(i=5000;i0;i-);return 0;/*/*t0定時(shí)*中斷函數(shù)*/void t0() interrupt 1 using 2TH0=0xb