Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем / Хабр
Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи.
Небольшое обращение от переводчика:
Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.
Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на <вставить название>, само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно.
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!
Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.
Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub.
Этой статьёй я и решил поделится.
Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.
Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.
pdf
Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:
Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110
Рисунок 2 — Распиновка IR2110
Рисунок 3 — Описание пинов IR2110
Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.
Теперь поговорим о различных контактах.
VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:
Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания
Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт.
Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.
Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.
Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов.
Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.
HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом.
Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.
SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом
D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора.
D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.
+MOSV может быть максимум 500В.
+VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.
Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.
Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста
Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)
На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом.
В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.
Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)
Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня
На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.
Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня
Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня
Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно.
НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК. Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения): http://tahmidmc.blogspot.com/2012/10/magic-of-knowledge.html
Для дальнейшего чтения я рекомендую это: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf
Я видел как на многих форумах, люди бьются с проектированием схем на IR2110. У меня тоже было много трудностей прежде чем я cмог уверенно и последовательно строить успешные схемы драйвера на IR2110. Я попытался объяснить применение и использование IR2110 довольно тщательно, попутно всё объясняя и используя большое количество примеров, и я надеюсь, что это поможет вам в ваших начинаниях с IR2110.
Разработка платы управления ДПТ — 0xd1ma Dem1d0ff — LiveJournal
?
| ||||
3rd, 2011|08:40 am]
Рассчитана на широкий диапазон входных напряжений и способна выдержать до 10А в импульсном режиме. К корпусу микросхемы крепится термостат, являющийся пассивной защитой и размыкающий цепь питания при превышение температуры.
В случае превышения температурного режима предохранитель обрывает цепь затвора мощного полевого транзистора. Данные о токе в цепи дополнительной нагрузки поступают через вторую часть сдвоенного ОУ TLC272, включенного по неинвертирующей схеме, и измеряются по падению напряжения на шунтирующем резисторе( номинал 0.1 Ом ), включенном между общей точкой и истоком силового транзистора.
st%20l6203%20application%20note техническое описание и указания по применению
| Каталог техническое описание | MFG и тип | ПДФ | Теги документов |
|---|---|---|---|
СТ-11М-030 Реферат: ST-02M-C60 DC-140-003 24M05 ST-09G-030 ST-10G-030 ST-13002 ST-06M-260 ST-12M-030 ST-030-130 | Оригинал | СТ-18М-Л50 СТ-200-Л10 СТ-200-Л50 СТ-201-Л10 СТ-201-Л50 СТ-202-Л10 СТ-202-Л50 СТ-12Д-Л30 СТ-12Г-Л30 СТ-12М-Л30 СТ-11М-030 СТ-02М-С60 ДС-140-003 24М05 СТ-09Г-030 СТ-10Г-030 СТ-13002 СТ-06М-260 СТ-12М-030 СТ-030-130 | |
трансформатор сигналов 4-44-5016 Реферат: псс 3056 4-44-4020 спв-055 трансформатор 4-44-6024 4-49-8230 4-44-5016 4-44-3012 4-44-3010 4-49-6024 | Оригинал | СТ-3-28 СТ-3-36 СТ-3-48 СТ-3-56 СТ-4-10 СТ-4-12 СТ-4-120 СТ-4-16 СТ-4-20 СТ-4-24 трансформатор сигналов 4-44-5016 пс 3056 4-44-4020 spw-055 трансформатор 4-44-6024 4-49-8230 4-44-5016 4-44-3012 4-44-3010 4-49-6024 | |
1998 — 8-битный код операции Аннотация: недопустимая инструкция sahf кода операции 0F21 0F20-0F24 BT 3713 | Оригинал | ||
2010 — Недоступно Резюме: нет абстрактного текста | Оригинал | 96 МГц ФХВ1812ИФ331 796 МГц ФХВ1812ИФ391 ФХВ1812ИФ471 | |
1999 — IRF540 дополнительный Резюме: IRFZ44N комплементарный std2n52 TOSHIBA IRFZ44A техническое описание STP2NA60 SSH6N80 rfp60n06 ste38na50 IRF630 комплементарный IRF3205 IR | Оригинал | RFP6N50 RFD16N03LSM РФП15Н05Л RFP50N05 RFP15N05 RFP50N05L РФД14Н05Л RFD14N05LSM РФД14Н05СМ РФП14Н05Л IRF540 дополнительный IRFZ44N дополнительный std2n52 Техническое описание TOSHIBA IRFZ44A СТП2НА60 СШ6Н80 рфп60н06 сте38на50 IRF630 дополнительный IRF3205 ИК | |
1086 ст Реферат: ст 1086 БУ 526 бк 154 СТ 800 | Оригинал | ||
3505В Реферат: Scans-048 bajo DSAGER00042 EW0503 EW041 | OCR-сканирование | ||
1999 г. — нет в наличии Резюме: нет абстрактного текста | Оригинал | 800-A1-ВОЛОКНО США/30MFO/08 | |
шинденген mr5060 Реферат: TFK 601 TFK 602 18db6a 18DB8A 18DB2A Philips BZV85C-22 техпаспорт bzx85c MOTOROLA BYD74G UR1M | Оригинал | 5КА10 5КА10А 5КА11 5КА11А 5КА12 5КА12А 5КА13 5КА13А 5КА15 5КА15А шинденген mr5060 ТФК 601 ТФК 602 18db6a 18ДБ8А 18ДБ2А Техническое описание Philips BZV85C-22 bzx85c МОТОРОЛА BYD74G УР1М | |
МС 1,5-СТ-3,81 Реферат: МЦ 1,5 ст 1019 1086 ст 10-СТ-3 4СТ25 | Оригинал | 5/10-СТ 5/12-СТ МЦ 1,5-СТ-3,81 МС 1.5 ст 1019 1086 ст 10-СТ-3 4СТ25 | |
раздельный транс ст-4-20 Резюме: нет абстрактного текста | OCR-сканирование | ||
Недоступно Резюме: нет абстрактного текста | OCR-сканирование | 115/230В изоляция-130″ | |
СТ575 Реферат: транзистор ТИП 350 транзистор ТИП 662 мДж силовой транзистор ТИП 22 транзистор ST12005 ST8505 ST10023 ST10011 ST8500 | OCR-сканирование | 00GQ5S5 СТ-559 СТ-560 СТ-561 СТ-562 СТ-563 ТИП-559 ТИП-560 ТИП-561 ТИП-562 ST575 транзистор ТИП 350 транзистор ТИП 662 силовой транзистор mj СОВЕТ 22 транзистор ST12005 ST8505 ST10023 ST10011 ST8500 | |
БИД74Г Реферат: FUR460 диод tfk 18db6a диод перекрестный эталон FAGOR SM6T33CA BZY97C tfk 240 1SMZG06GP D4SB80Z | Оригинал | 5КА10 5КА10А 5КА11 5КА11А 5КА12 5КА12А 5КА13 5КА13А 5КА15 5КА15А BYD74G мех460 диод тфк 18db6a перекрестная ссылка на диод ФАГОР SM6T33CA БЗЫ97С тфк 240 1СМЗГ06ГП D4SB80Z | |
Недоступно Резюме: нет абстрактного текста | OCR-сканирование | 115/230В | |
1997 — СТ-6-16 Реферат: СТ-3-36 Дст-4-36 Трансформатор сигналов 51265 СТ-5-28 56ВСТ ДСТ-4-28 СТ-5-16 СТ-2-10 СТ-3-12 | Оригинал | 2500 В среднекв. 115/230В
E63829)
115/230В
СТ-6-16
СТ-3-36
Дст-4-36
51265
трансформатор сигналов СТ-5-28
56ВКТ
ДСТ-4-28
СТ-5-16
СТ-2-10
СТ-3-12 | |
CuNi44 Резюме: шунт R010 513 Vitrohm smd транзистор bq 22 RESISTENCIAS сопротивлений smd CuNi23Mn R019 R0068 резистор транзистор smd BQ 22 | Оригинал | Р-2775 D-25337 CuNi44 шунт R010 513 Витром smd транзистор bq 22 СОПРОТИВЛЕНИЕ сопротивление smd CuNi23Mn R019Резистор R0068 Транзистор smd BQ 22 | |
СТ710 Реферат: СТ д 728 ст-3-28 СТ5-48 | OCR-сканирование | 115/230В СТ-2-10 СТ-3-10 СТ-4-1-40-х 37-Ньион- 24 часа) ST710 СТ д 728 ст-3-28 СТ5-48 | |
2006 — СТ724 Реферат: DST3-24 ТРАНСФОРМАТОР 220 на 14В 230В на 12В трансформатор 25А DST5-10 сигнальный трансформатор ST-5-28 | Оригинал | E66312) E63829 56ВКТ 120ВКТ ST724 ДСТ3-24 ТРАНСФОРМАТОР 220 на 14В Трансформатор 230в на 12в 25А ДСТ5-10 трансформатор сигналов СТ-5-28 | |
953-101-5310-П Аннотация: 953-1061 | Оригинал | ||
2013 — ДСТ-7-120 Резюме: нет абстрактного текста | Оригинал | E66312 E6382g ДСТ-7-120 | |
БД 761 Реферат: БД 541 ст 643 | Оригинал | 10-СТ 11-СТ 12-СТ БД 761 БД 541 ст 643 | |
spw-055 трансформатор Реферат: СПВ-055 СПВ-055 трансформатор СПВ-060 СПВ-054 СПВ-105 СПВ-106 СПВ-051 впс3 с СПВ-104 | Оригинал | СПВ-350-С/Д СПВ-050 СПВ-351-С/Д SPW-051 СПВ-352-С/Д СПВ-052 СПВ-053 СПВ-054 СПВ-055 СПВ-056 спв-055 трансформатор СПВ-055 spw-055 трансформатор СПВ-060 СПВ-054 СПВ-105 СПВ-106 SPW-051 vpc3 с СПВ-104 | |
2004 — вст4000 Резюме: EN50343 EN-50124 EN61373 M12ST EN50124 | Оригинал | 4000/с 4000/л 4000-серия vst4000 EN50343 EN-50124 EN61373 М12СТ EN50124 | |
2001 — Недоступно Резюме: нет абстрактного текста | Оригинал | 2500 В среднекв. 115/230В
E63829)
115/230В
24 часа) | |
Предыдущий 1 2 3 … 23 24 25 Далее
Двигатель постоянного тока— правильный способ управления драйвером полного моста L6203
спросил
Изменено 2 года, 5 месяцев назад
Просмотрено 494 раза
\$\начало группы\$
Мне нужно управлять коллекторным двигателем постоянного тока в обоих направлениях с помощью L6203. Блок-схема показана ниже. Напряжение двигателя будет варьироваться от 13 до 16,8 В с максимальным среднеквадратичным током около 3 А.
Из таблицы данных мне не совсем понятно, как этот чип должен управляться для приложений с щеточным постоянным током. Должен ли я выбрать направление с помощью двух входных контактов, а затем подать ШИМ-сигнал на контакт включения? Или я должен ШИМ один из входных контактов для одного направления и ШИМ другой для другого направления, сохраняя при этом высокий уровень других контактов?
L6203 рассчитан на максимальную частоту переключения 100 кГц.
Хотя я намереваюсь переключаться только на частоте около 30 кГц, я обеспокоен тем, что могу повредить чип или снизить производительность, если буду использовать его не по назначению. Пожалуйста, порекомендуйте.
- двигатель постоянного тока
- техпаспорт
- H-мост
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Вам необходимо подать ШИМ-сигнал на IN1 и заземление IN2, например, чтобы двигатель вращался вправо. (Это гарантирует, что левый верхний полевой МОП-транзистор находится в проводнике с ШИМ, а правый нижний МОП-транзистор продолжает проводить из-за инверсного И на входе IN2) В 1. Правый верхний МОП-транзистор будет проводить в соответствии с ШИМ, а левый нижний МОП-транзистор продолжает работать из-за инвертированного И на входе IN1.
Обратите внимание: если вы хотите включить драйвер, контакт включения должен иметь высокий уровень. Если вы хотите отключить его, поместите его на GND.
PS: Если вы не хотите испортить свой микроконтроллер, используйте буферы (триггеры Шмитта) для его защиты.
Удачи.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Я также использую этот вид управления двигателем. «Эксперты» говорят, что ШИМ должен быть включен, а IN1/IN2 будет выбирать направление вращения. Но этот метод не работает должным образом, и ШИМ плохо смотрится на прицеле с подключенным мотором. При использовании резистора 100 Ом на прицеле все в порядке.
Мотор(ы) в G-Loco, модель железной дороги в саду, и при включенном ШИМ двигатель не работает плавно.
При использовании IN1 или IN2 для ШИМ все работает как шарм. Но L6203 греется сильнее при использовании этого метода.
Таким образом, кажется, что лучше всего установить ШИМ на IN1/IN2, но почему большинство найденных примеров в Интернете настраивают ШИМ на Enable?
Я немного запутался.