基于MOSFET组成H桥驱动电机的设计

1、鉴于MOSFET构成H桥驱动电机的设计鉴于MOSFET构成H桥驱动电机的设计鉴于MOSFET构成H桥驱动电机的设计指导教师评定成绩：判断成绩：自动化学院电力电子课程设计报告单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：xx专业：xx班级：xx学号：xx指导教师：xx老师设计时间：2012年6月Xxxx自动化学院制12009级电力电子技术课程设计任务书一、课程设计的目的经过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1、培育学生文件检索的能力，特别是怎样利用Internet检索需要的文件资料。2、培育学生综合剖析问题、发现问题和解决问题的能力。3、培育学生运用知识的能力和工程设计的能力。4、提升学生课程设计

2、报告撰写水平。二、课程设计的要求自立题目题目方向1：单相可控整流技术的工程应用题目方向2：三相可控整流技术的工程应用题目方向3：降压斩波变换技术的工程应用题目方向4：升压斩波变换技术的工程应用题目方向5：沟通调压或沟通调功技术的工程应用题目方向6：变频技术的工程应用题目方向7：有源逆变技术的工程应用题目方向8：无源逆变技术的工程应用注意事项：所立题目必然是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周半内达成，题目要联合工程实质。学生也能够选择规定题目方向外的其余电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等。经过图书室和Internet宽泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文件

3、资料，确立适应自己的课程设计题目。自立题目后，第一要明确自己课程设计的设计内容。要给出所要设计装置（或电路）的主要技术数据（如输入要求，输出要达到的目标，装置容量的大小以及装置要拥有哪些功能）。如：直流电动机调压调速可控整流电源设计主要技术数据输入沟通电源：三相380V10%f=50Hz0220V50220V范围内，直流输出电流额定值100A2直流输出电流连续的最小值为10A设计内容：整流电路的选择整流变压器额定参数的计算晶闸管电流、电压额定的选择平波电抗器电感值的计算保护电路的设计触发电路的设计画出圆满的主电路原理图和控制电路原理图列出主电路所用元器件的明细表在整个设计中要注意培育灵巧运用所

4、学的电力电子技术知识和创办性的思想方式以及创办能力要求详尽电路方案的选择必然有论证说明，要说明其有哪些特色。主电路详尽电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确立方案到整个系统的设计，必然在检索、阅读及剖析研究大批的有关文件的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不停提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究意会。（注意：所确立的主电路方案假如没有论证说明，成绩不可以够得优；设计报告最后给出设计中所查阅的参照文件最少不可以够少于5篇，且文中有引用说明，不然也不可以够得优）。在整个设计中要注意培育独立剖析和独立解决问题的能力要修业生在教师的指导下，独力达成所设计

5、的系统主电路、控制电路等详尽的设计（包含计算和器件选型）。禁止剽窃，禁止两篇设计报告基真同样，甚至圆满同样。课题设计的主要内容是主电路确实定，主电路的剖析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图（最好用电子CAD）。课程设计用纸和格式一致A4纸打印（页边距：上下左右各留）大标题：3号字小标题：4号字正文：小4号字要求图表规范，文字畅达，逻辑性强，报告字数好多于6000字。3三、课程设计报告基本格式封面：严格依据重庆邮电大学自动化学院课程设计封面填写（拜见自动化学院网站）目录内容：设计的基本要求（给出所要设计的装置的主要技术数据和设计装置要

6、达到的要求（包含性能指标）,最好简述所设计装置的主要用途）整体方案确实定原则：达到性能要求经济性好（一次投资和二次投资）追求高性能价钱比高靠谱性保护维修方便详尽电路设计（主电路设计、控制电路设计等）附录（电路图和元器件明细表等）参照文件4目录一、纲领：0重点词01.矩形波信号产生器12.驱动电路21.系统总电路图分解图882.元器件细表8593.实物图99电路的原理图电路图均给出，在购置元器件后，就进行了焊接工作，焊接时出现多处错误，也弄坏了好多元器件。在调试过程中问题也多次出现，经过多次调试，发现典型问题为何IR2111必要接上MOSFET管才能获得波形？96鉴于MOSFET构成H桥驱动电机

7、的设计纲领：本设计是依据MOSFET的基本特色以及H桥的特色，利用TL494产生方波，再经过IR2111芯片产生两路反向的PWM波，驱动4个MOSFET管，成立H桥电路进行斩波控制，调理直流电机的速度和转向控制。重点词：MOSFETH桥斩波调控Abstract:thedesignisbasedonthebasiccharacteristicoftheMOSFETandHbridgecharacteristics,theuseofTL494producesquarewave,againthroughtheIR2111chipgeneratestworoadoppositePWMwaves,dri

8、ve4MOSFETtube,establishHbridgecircuitthechoppercontrol,adjustthespeedofdcmotorandsteeringcontrol.Keywords:MOSFETHbridgethechoppercontrol0一、整体概括设计内容：1.要务实现对带恒转矩负载电机的。2.象限调速。提示：恒转矩负载可用直流发电机做直流电动机的负载，保持直流发电机的励磁电流恒定为50毫安或100毫安，在改变PWM占空比的过程中经过调理发电机的负载电阻（接入2250欧）使其电枢电流保持为某个值不变，即为恒转矩负载。设计方案：主电路采纳4个MOSFET管与

9、电机连结成H桥电路，经过控制MOSFET的开通与关断来实现对电工作状态的控制，进而实现调理电机转速的功能。所以，主电路比较简单。而设计的最重点环节应当是MOSFET的驱动电路的设计，在这里，我们能够采纳TL494联合IR2111来驱动MOSFET管。二、H桥驱动原理因为只需要实现电机的2象限（正转及制动）带恒转矩负载的调速，所以主电路采纳半桥电路即可实现这个功能。而TL494和IR2111，作为专用芯片，能够使驱动电路更简单，简单意味着靠谱，它还能够够使我们在电路元器件排布、电路焊接等方面更为方便，从而提升设计功能的靠谱性。所以我们选择采纳TL494联合IR2111构成的电路作为MOSFET管

10、的驱动电路。三、电路设计矩形波信号产生器方波信号产生器采纳专用芯片TL494构成。如图1所示是TL494的内部构造图。依据这个内部构造图，只需在12脚加上工作电压，我们就能够在14脚获得5V的基准电压输出。同时，我们能够经过改变5脚或许6脚的CT、RT得悉来改变振荡器的频次大小，从而改变在9脚输出的矩形波的频次大小，其频次大小与CT、RT的关系以下：f=1图1TL494内部构造图同时，经过控制1脚的输入电压的大小，就能够方便控制输出矩形波的占空比。进而，能够设计出如图2所示的矩形波信号产生器。图2TL494接线图驱动电路IR2111是功率MOSFET和IGBT专用栅极驱动集成电路,可用来驱动工

11、作在母线电压高达600V的电路中的N沟道功率MOS器件。采纳一片IR2111可达成两个功率元件的驱动任务，采纳IR2111芯片能对前面送进的PWM波分红两路反相的讯号，进而进行后2面元件的驱动。IR2111内部构造图如图3，引脚图见图4图3IR2111内部构造图图4IR2111引脚图引脚介绍：1脚：Vcc是给IR2111供电的电源,一般为15V2脚：IN是控制信号的输入端,输入等效电阻很高,可直接连结来自前面触发电路的PWM波脚:COM是接地端4,7脚：HO、LO分别是上、下管控制逻辑输出端6脚：Vs是高压侧悬浮地8脚：Vb是为高压侧悬浮电源端鉴于IR2111的驱动放大电路见图53图5鉴于IR

12、2111的驱动放大电路该方案较为简单，用一个集成驱动芯片就能把一路PWM波分红两路相反的信号，简单安全靠谱，应采纳该方案。主电路主电路如图6所示：图6主电路图4主电路表示图如图7所示：图7主电路表示图图7中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管构成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠，H桥式电机驱动电路包含4个MOSFET和一个电机。要使电机运行，必然导通对角线上的一对MOSFET。依据不同样MOSFET对的导通状况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，进而控制电机的转向。要使电机运行，必然使对角线上的一对MOSFET导通。比方，如图

13、7所示，当VD1管和VD3管导通时，电流就从电源正极经VD1从左至右穿过电机，此后再经VD3回到电源负极。进而驱动电机按特定方向转动（电机四周的箭头指示为顺时针方向）。当另一对MOSFETVD2和VD4导通的状况，电流将从右至左流过电机，进而驱动电机沿另一方向转动系统总电路经过汇总获得的总电路图如图8所示：5图8系统总图四、实验数据调试数据：占空比（%）102030405060708090转速n（rpm）7621635549663777490010401183由表中能够画出占空比和转速的关系图以下：调试波形给TL494接上工作电压，调理6脚可调电阻获得适合的方波频次，在实质调试中我们把频次调理

14、在5kHz。今后调理1脚可调电阻就能够察看到方波占空比的变化，调试波形如图9所示。6图9TL494输出波形把TL494输出的方波接到IR2111的2脚，并给IR2111接上工作电压，在4脚与7脚就能够获得两路相反的PWM波，调试波形如图10所示。图10IR2111输出波形调理示波器的时间轴，能够看到由IR2111输出地两路PWM波之间是有死区时间的，但死区时间由芯片固定不可以调，调试波形如图11所示。图11IR2111两路信号死区时间7五、实验结果剖析在第一次调试时我们设计的电路是利用TL494输出两路PWM波，再经过三极管均分立元件构成驱动放大电路来驱动MOSFET管。但是在调试的过程中我们

15、发现由TL494直接输的两路PWM波不符合我们的设计要求。由TL494直接输出的两路PWM波只有0%-50%的占空比可调，同时两路波形但是相位上相差180度，波形上没有形成互补，不符合设计要求。在第二次调试时，我们改变了电路图：把TL494的13脚由接14脚改为接地。在把TL494的输出波形接到IR2111上，用IR2111直接驱动MOSFET管，放弃使用分立元件。在此次调试过程中，我们第一测试IR2111的输出波形，但IR2111的只有一路输出波形，另一路没有波形。今后我们发现要把MOSFET管接到IR2111上，才能输出正确的波形。六、附录系统总电路图分解图元器件细表8制也很灵巧。实考证明本设计电路能够实现电机可逆运行以及电动和制动的变换。常方便，并拥有较强的可操作性。件就实现了电机的两象限运行。方波信号由专用芯片实物图七、结束语本文所述的鉴于MOSFET构成H桥来驱动电机的设计方案，此设计方案采纳全控型器件MOSFET，电机正反转时电枢绕组的连结采纳H桥的特色进行切换，这样只用四个MOSFET器TL494产生，调试特别方便，电路控实现非电路的原理图电路图均给出，在购置元器件后，就进行了焊接工作，焊接时出现多处错误，也弄坏了好多元器件。在调试