電機驅(qū)動芯片：IR212X使用心得

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去年在參考別人已用方案基礎上做了一款低壓直流伺服驅(qū)動器，使用了一款IR（已經(jīng)被英飛凌收購了）的電機驅(qū)動芯片IR2127，由于該芯片比較老了，且網(wǎng)上也沒有找到合適應用資料，只有datasheet可供參考,它提供了芯片引腳定義，主要參數(shù)，邏輯時序，基本應用電路以及封裝信息。
通過datasheet我們知道這是一款單通道具有電流檢測功能的驅(qū)動芯片，是高端驅(qū)動即上橋臂MOS管驅(qū)動，需要外接自舉二極管，IR2121則是低端驅(qū)動即下橋臂MOS管驅(qū)動，無需外接二極管。IR2125和IR2121分別配成上橋臂和下橋臂驅(qū)動控制，因為他們有同樣的驅(qū)動電流可達1A，而IR2127只有200mA,跟他配對的下橋臂驅(qū)動芯片沒有找到，所以我用了IR2127既作上橋臂驅(qū)動也作為下橋臂驅(qū)動。他的典型應用如下圖所示；IR2128和IR2127差不多，只是輸出與輸入脈沖方向相反而已。



它是非隔離型，一般應用于低壓驅(qū)動場合，如果需要應用到高壓驅(qū)動，必須加隔離電路才行，盡管它的VB,VS耐壓高達625V.用于電機驅(qū)動的是型號IR2127，VCC與COM端電壓一般在12V到20V之間。起初設計電壓在12.5V左右，在經(jīng)過自舉二極管后
到VB端的電壓小于VS+12V，導致芯片老是檢測到硬件過流信號，從而不能正常驅(qū)動MOS管，后將VCC電壓提升到13.5V后，驅(qū)動芯片才正常。CS腳就是用來檢測過流信號的，原理就是當輸入IN腳為高電平時，芯片正常工作時輸出HO腳即為高，驅(qū)動后面的MOS管導通，當流過MOS管電流ID越大，則Uds=Id*Rd就越大，Uds減去二極管的壓降得到的電壓再經(jīng)過兩個電阻分壓即是CS腳的電壓，只要調(diào)整分壓電阻阻值就可以限定最大ID,如果是CS腳電壓大于0.25V，則最大延時360ns關閉HO腳輸出，同時最大延時510ns置位FAULT腳，注意該腳是開漏輸出，外部需要接上拉電阻，正常時為高電平，過流報警后輸出為低電平。大家可以看下驅(qū)動芯片內(nèi)部框圖如下所示。



然后我們可以看下芯片邏輯時序圖，通過時序圖我們就知道IR2127和IR2128的區(qū)別了，IR2128輸入為低電平時輸出為高電平，而IR2127輸入為高則輸出也是高電平，然后看下CS腳，正常時為電平時,FAULT腳為高電平，一旦檢測到過流則為高電平，F(xiàn)AULT腳也馬上變?yōu)榈碗娖剑瑫rHO腳輸出關斷，保護后面器件不被燒壞。在芯片正常工作時，輸入信號觸發(fā)到輸出信號的生成延時是非常短的，其中開啟延時最大為ton+tr=200+130=330ns;關斷延時最大為toff+tf=200+65=265ns.值得注意的是，該芯片啟動消隱時間波形，這個很重要，芯片正常啟動是CS腳會拉高一下，同時FAULT腳也會同時變低，啟動消隱時間最大為Tbl=950ns，MCU在檢測FAULT腳時需要避開這段時間，否則會引起系統(tǒng)誤操作。



啟動消隱時間波形
之前說過與該作下橋臂的驅(qū)動芯片，官網(wǎng)也沒有找到，但是datasheet中有提到該芯片既可以做上橋臂也可以作為下橋臂使用（The floating channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT in the high-side or low-side
configuration which operates up to 600 V.）,如果用它來設計下橋臂，由于下橋臂無需自舉二極管，設計驅(qū)動電路時，其他和上橋臂保持一致，只是將自舉二極管改為0歐姆電阻替代。電路原理設計如下所示。

經(jīng)過實際電路測試，改進的電路穩(wěn)定可以行，已經(jīng)成功應用在產(chǎn)品中。有什么不妥之處，歡迎大家一起討論。

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