基于IR2136的无刷直流电机驱动电路的设计

1．2．2 功率驱动电路
在电机功率驱动电路中，三相逆变桥电路有6个功率开关器件，若每个功率开关器件都采用独立的驱动电路驱动，则需要6个驱动电路，增加了电路的复杂性，可靠性下降。
IR2136是功率MOSFET和IGBT专用栅极集成驱动电路，它可以驱动工作在母线电压高达600 V的功率开关器件。它带有3个独立的高压侧和低压侧输出通道，其内部采用自举技术，仅需要一个直流电源，就可输出6路功率开关器件的驱动脉冲，仅需要一个直流电源，使其实现了对功率MOSFET和IGBT的最优驱动，简化了整个驱动电路的设计。而且IR2136驱动芯片内置死区电路，以及过流保护和欠压保护等功能。IR2136的控制逻辑输入和CMOS、LSTTL电平兼容，同时输入带有噪声滤波器，使之有很好的噪声抑制能力。

IR2136驱动一个半桥的电路如图4所示。其中，C1、VD分别为自举电容和二极管，Rg为栅极串联电阻。自举电容C1用来给高压侧的MOSFET提供悬浮电源。一个半桥的高压侧管在导通前需要先对自举电容C1充电，当C1两端电压超过阈值电压MOSFET的栅极开启电压，高压侧MOSFET导通。
根据设计要求，自举电容必须能够提供功率管导通时所需要的栅极电荷。自举电容的最小设计要求一最小电荷要求为：

其中Qg为功率管充分导通时所需要的栅极电荷，Voc为悬浮电源绝对电压，Vf自举二极管的正向压降，Vl为低压侧功率管的压降。这里Qg=234 nC，Voc=15 V，Vf=1．3 V，Vl=0．7 V，C=1．08μF。这里选择C=1μF。
自举二极管用于开关二极管的充放电过程。当高端IRFP260N管开启时，自举二极管必须承受着和IRFP260N漏极相同的电压，所以二极管的反向承受电压要大于母线电压。充放电恢复时间极短，应选用快恢复二极管，以减少自举电容向电源的回馈电荷。这里选用快恢复二极管FR107作为自举二极管。FR107的反向恢复时间小于500 ns，反向工作峰值电压1 000 V，正向峰值压降小于1．3 V，常温反向电流小于5μA，高温反向峰值电流小于100μA。

采用IR2136驱动三相逆变桥的六个功率MOSFET的电路原理图如图5所示。IR2136内置了400 ns的死区时间，防止同一桥臂的上下2个MOSF ET管同时导通。