基于IR2136的無刷直流電機驅動電路的設計

1．2．2 功率驅動電路
在電機功率驅動電路中，三相逆變橋電路有6個功率開關器件，若每個功率開關器件都采用獨立的驅動電路驅動，則需要6個驅動電路，增加了電路的復雜性，可靠性下降。
IR2136是功率MOSFET和IGBT專用柵極集成驅動電路，它可以驅動工作在母線電壓高達600 V的功率開關器件。它帶有3個獨立的高壓側和低壓側輸出通道，其內部采用自舉技術，僅需要一個直流電源，就可輸出6路功率開關器件的驅動脈沖，僅需要一個直流電源，使其實現了對功率MOSFET和IGBT的最優驅動，簡化了整個驅動電路的設計。而且IR2136驅動芯片內置死區電路，以及過流保護和欠壓保護等功能。IR2136的控制邏輯輸入和CMOS、LSTTL電平兼容，同時輸入帶有噪聲濾波器，使之有很好的噪聲抑制能力。

IR2136驅動一個半橋的電路如圖4所示。其中，C1、VD分別為自舉電容和二極管，Rg為柵極串聯電阻。自舉電容C1用來給高壓側的MOSFET提供懸浮電源。一個半橋的高壓側管在導通前需要先對自舉電容C1充電，當C1兩端電壓超過閾值電壓MOSFET的柵極開啟電壓，高壓側MOSFET導通。
根據設計要求，自舉電容必須能夠提供功率管導通時所需要的柵極電荷。自舉電容的最小設計要求一最小電荷要求為：

其中Qg為功率管充分導通時所需要的柵極電荷，Voc為懸浮電源絕對電壓，Vf自舉二極管的正向壓降，Vl為低壓側功率管的壓降。這里Qg=234 nC，Voc=15 V，Vf=1．3 V，Vl=0．7 V，C=1．08μF。這里選擇C=1μF。
自舉二極管用于開關二極管的充放電過程。當高端IRFP260N管開啟時，自舉二極管必須承受著和IRFP260N漏極相同的電壓，所以二極管的反向承受電壓要大于母線電壓。充放電恢復時間極短，應選用快恢復二極管，以減少自舉電容向電源的回饋電荷。這里選用快恢復二極管FR107作為自舉二極管。FR107的反向恢復時間小于500 ns，反向工作峰值電壓1 000 V，正向峰值壓降小于1．3 V，常溫反向電流小于5μA，高溫反向峰值電流小于100μA。

采用IR2136驅動三相逆變橋的六個功率MOSFET的電路原理圖如圖5所示。IR2136內置了400 ns的死區時間，防止同一橋臂的上下2個MOSF ET管同時導通。