2022年电机集成驱动芯片 .pdf

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1、AX02 驱动芯片特点及其在电机驱动中的应用摘 要：介绍 AX02 集成芯片的特点和工作原理，并应用该芯片作为三相混合式步进电机三相半桥的逆变驱动,经实验表明 AX02 驱动的逆变桥电路简单、工作稳定。1、前言AX02 集成芯片是 MOS、IGBT 功率器件专用栅极驱动芯片，通过自举电路工作原理，使其既能驱动桥式电路中低压侧的功率器件，又能驱动高压侧的功率元件，因而在电机控制、伺服驱动、UPS 电源等方面得到广泛应用。这些器件集成了特有的负电压免疫电路，提高了系统耐用性和可靠性，有些器件不仅有过流、过温检测输入等功能，还具有欠压锁定保护、集成死区时间保护、击穿保护、关断输入、错误诊断输出等功能

2、。2、AX02 芯片特点AX02 是 600V 以下高压集成驱动器件，它具有六路输入信号和六路输出信号，且只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6 个功率开关器件，一片AX02可替代 3 片 AX011,使整个驱动电路更加简单可靠。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -AX02 芯片具有以下一些特点：（1）可直接驱动高达600V 电压的高压系统，输出端具有dV/dt 抑制功能;（2）最大正向峰值驱动电流为250mA，反向峰值驱动电流为500mA;（3）具有电流放大和过电流保护功能，同时关断六路输出;（4）自动产生成上、下侧驱动所必需的死区时间（2.5s）;

3、（5）具有欠压锁定功能并能及时关断六路输出;（6）2.5V 逻辑信号输入兼容。AX02 的内部结构如图 1 所示,引脚定义 VCC 为输入电源,HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3 为输入端,FALUT 为故障输出端,ITRIP 为电流比较器输入端，CAO 为电流放大器输出端,CA-为电流放大器反向输入端,VSS 为电源地,VSD 为驱动输出地,L01、L02、L03 为三路低侧输出,VB1、VB2、VB3 为三路高侧电源端，HO1、HO2、HO3 为三路高侧输出端，VS1、VS2、VS3 为高端侧电源地。图 1AX02 内部原理图正常工作时,输入的 6 路逻辑控制信号经

4、内部的3 个输入信号处理器处理,下桥名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -臂信号 L1-L3 经输出驱动器功放后,直接送往被驱动功率器件。而上桥臂功率管的信号 H1-H3 先经集成于 AX02 内部的 3 个电平移位器中的自举电路进行电位变换,变为 3 路电位悬浮的驱动信号,再经对应的 3 路输出锁存器锁存并经严格的电压检验之后,送到输出驱动器后才加到被驱动的功率管。当外部电流发生过流时，电流检测单元送来的信号高于内部给定电压0.5V，AX02 内部的电流比较器迅速翻转,使故障逻辑处理单元输出低电平，快速封锁3 路输入脉冲信号处理器的输出，使AX02 的输出全

5、为低电平，保护功率管;同时 AX02的 FAULT 脚电平拉低，输出故障指示。若发生工作电源欠压，则欠压检测器迅速翻转，也会进行类似动作。发生故障后，AX02 内的故障逻辑处理单元的输出将保持故障闭锁状态，直到故障清除。在信号输入端LIN1-LIN3 同时被输入高电平时，才可以解除故障闭锁状态。3、AX02 在电机驱动中的应用本文将 AX02 作为信号的前级驱动，将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中做驱动信号的转换。三相逆变桥中的一个桥的典型连接如图2 所示，系统主供电电压为 220VAC，经整流滤波得到的近310V 的直流母线电压，图中 C1 是自举电容，为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能

6、量，当开关频率大于5kHz 时,该电容值应不小于 0.1UF,且选低漏电流的瓷片电容为好;D1 为自举二极管，其作用是防止上桥臂导通时的直流电压母线电压加到AX02 的电源上而使器件损坏，因此D1 应有足够的反向耐压，为了满足主电路功率管开关频率的要求，D1 还应选超快速恢复型二极管。R1 和 R2 是 IGBT 的栅极限流电阻,一般可采用十几到几十欧。不同电阻值对 IGBT 的动态特性将产生极大的影响，数值较小的栅极电阻使栅极电容充放电较快，但同时它只能承受较小的栅极噪声，并导致栅极-发射极之间电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问题。不同电流容量的IGBT 器件的栅极限流电阻有不同的取值,

7、功率越大的管子栅极电阻应越小。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -图 2AX02 在半桥驱动中的典型接线驱动系统通过 AX02 将电机控制 PWM 信号，经三相半桥逆变电路后驱动电机,实现了电机电流调节，结果如图3 所示，通道 1 为给定电流，通道2 为实际输出电流，从结果上看，电流波形和给定电流基本吻合（由于控制的需要，给定与实际电流的相位相反）。图 3 电机实际电流波形4、AX02 使用注意事项首先 AX02 在使用上要注意以下几点：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -（1）由于 AX02 的电流检测输入端直接与主电路

8、连接,很容易引入干抗，因此电流检测电阻应采用无感电阻。（2）由于 AX02 采用了不隔离的驱动方式,若主电路功率器件损坏,高压将直接串入 AX02，引起 AX02 永久性损坏,严重时还会将AX02 前级电路击穿。所以当AX02 的输入信号来自微处理器时必须采取隔离措施3。其次由 AX02 组成的自举电路各个参数的选择要注意，特别是自举电容和自举二极管，栅极电阻也是必须要考虑的因素之一。PCB 的布局和布线上也有严格要求，如何减小自举电路上由于引脚连接和PCB 引线上产生的电感，可从以下几个方面考虑：（1）使用宽线直接连接两个功率器件，不要有环路和远离;（2）单点连接 AX02 的地和功率地，同时考虑功率地和逻辑地的单点连接;（3）AX02 距离功率器件越近越好，自举电容尽量靠近驱动IC;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -