使用IR2101半桥驱动电机的案例

Posted 2020-09-23 clnchanpin

作为一个电机驱动开发方面的菜鸟，近日研究了一下通过MOS管对整流后的电源斩波用以驱动直流电机进行调速的方案。
在驱动的过程中，遇到了很多问题，当然也有很多的收获。

写下来以供自己将来查阅，也为其他菜鸟提供一些力所能及的帮助。

1.研究目标
    公司使用的电机驱动原来是用的模拟电路。驱动220V的高压直流电机。可是模拟电路的构成看不懂，方案是直接“借鉴”而来（你懂的哈）。所以一旦出现故障，就仅仅能束手就擒了。为了解决技术方面的问题，仅仅能使用自觉得能够的数字控制方案，用来进行直流电机的驱动调速以及提供更好的接口。
    原方案仅仅提供下面接口：一个电位器用于进行调速，临时没有其他接口。为了显示转速，不得不又加了码盘和光电传感器以及一套计算及显示系统。包括一个51CPU用于计算从光电传感器中接收的信号。再经计算为转速后，显示到数码管上。

这样的方案的问题一个是调速精度不准确，误差较大，另外就是添加的显示系统在转速显示方面会有跳动感，就是转速显示值的不稳定。即使添加了滤波处理也无济于事。
    现考虑的新方案是这种：通过将交流220V整流，成为370V的直流。将直流电压通过PWM控制斩波，通过调节占空比控制有效电压，将调制后的电压输出到电机，用以驱动电机。

2.调试过程
  查阅了很多资料，终于选定使用IR2101作为驱动芯片，因为不考虑换向。所以使用半桥就能够了。參考IR2101的数据手冊上的电路。就開始搭建试验电路。

  之后開始调试，发现怎么都不能输出近似于方波的脉冲。从示波器上观察输出的电压与芯片的电源电压一致，而不是与驱动电压一致，经过重复调试，又是换MOS管，又是检查外围电路，实在没有办法了，想到其他都试过了，就剩芯片了，于是更换了一片IR2101，惊喜地发现，成功了。这能够历经一个多星期才得到的结果哈。
3.电路
   IR2101的芯片手冊见链接http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/102221/IRF/IR2101S.html。半桥驱动是手冊第一页的图。

  驱动时。将HIN和LIN引脚相连，接到CPU的PWM输出就可以。
  驱动时，发现假设PWM的频率小于10K，电机会发出明显的啸叫声音。大于10K时基本听不到了。
  电路在低频时，每一个波形前明显有一个台阶，如图，因为不须要换向。因此，在输出电机的两线之间加了一个续流二极管，台阶消失。