基于MOSFET组成H桥驱动电机的设计Word格式.docx
《基于MOSFET组成H桥驱动电机的设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MOSFET组成H桥驱动电机的设计Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2009级电力电子技术课程设计任务书
一、课程设计的目的
通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：
一、培育学生文献检索的能力，专门是如何利用Internet检索需要的文献资料。
二、培育学生综合分析问题、发觉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、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的要求
1.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：
交流调压或交流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：
①所立题目必需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完成，题目要结合工程实际。
学生也能够选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等。
②通过图书馆和Internet普遍检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确信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）的要紧技术数据（如输入要求，输出要达到的目标，装置容量的大小和装置要具有哪些功能）。
如：
直流电动机调压调速可控整流电源设计
要紧技术数据
输入交流电源：
三相380V±
10%f=50Hz
0~220V
50~220V范围内，直流输出电流额定值100A
直流输出电流持续的最小值为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
爱惜电路的设计
触发电路的设计
画出完整的主电路原理图和操纵电路原理图
列出主电路所用元器件的明细表
2.在整个设计中要注意培育灵活运用所学的电力电子技术知识和制造性的思维方式和制造能力
要求具体电路方案的选择必需有论证说明，要说明其有哪些特点。
主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。
课程设计从确信方案到整个系统的设计，必需在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，通过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。
课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方式和自己的研究体会。
（注意：
所确信的主电路方案若是没有论证说明，成绩不能得优；
设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，不然也不能得优）。
3.在整个设计中要注意培育独立分析和独立解决问题的能力
要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、操纵电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。
严禁剽窃，严禁两篇设计报告大体相同，乃至完全一样。
4.课题设计的要紧内容是主电路的确信，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，和操纵电路设计。
报告最后给出所设计的主电路和操纵电路标准电路图（最好用电子CAD）。
5.课程设计用纸和格式统一
A4纸打印（页边距：
上下左右各留）
大题目：
3号字
小题目：
4号字
正文：
小4号字
要求图表规范，文字通顺，逻辑性强，报告字数很多于6000字。
三、课程设计报告大体魄式
封面：
严格依照重庆邮电大学自动化学院课程设计封面填写（参见自动化学院网站）
目录内容：
1.设计的大体要求（给出所要设计的装置的要紧技术数据和设计装置要达到的要求（包括性能指标）,最好简述所设计装置的要紧用途）
2.整体方案的确信
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
高靠得住性
保护维修方便
3.具体电路设计（主电路设计、操纵电路设计等）
4.附录（电路图和元器件明细表等）
5.参考文献
摘要：
本设计是依照MOSFET的大体特性和H桥的特点，利用TL494产生方波，再通过IR2111芯片产生两路反向的PWM波，驱动4个MOSFET管，成立H桥电路进行斩波操纵，调剂直流电机的速度和转向操纵。
关键词：
MOSFETH桥斩波调控
Abstract:
thedesignisbasedonthebasiccharacteristicoftheMOSFETandHbridgecharacteristics,theuseofTL494producesquarewave,againthroughtheIR2111chipgeneratestworoadoppositePWMwaves,drive4MOSFETtube,establishHbridgecircuitthechoppercontrol,adjustthespeedofdcmotorandsteeringcontrol.
Keywords:
MOSFETHbridgethechoppercontrol
一、整体概述
1.要求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，维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占空比的进程中通过调剂发电机的负载电阻（接入2250欧）使其电枢电流维持为某个值不变，即为恒转矩负载。
设计方案：
主电路采纳4个MOSFET管与电机连接成H桥电路，通过操纵MOSFET的开通与关断来实现对电工作状态的操纵，从而实现调剂电机转速的功能。
因此，主电路比较简单。
而设计的最关键环节应该是MOSFET的驱动电路的设计，在那个地址，咱们能够采纳TL494结合IR2111来驱动MOSFET管。
二、H桥驱动原理
由于只需要实现电机的2象限（正转及制动）带恒转矩负载的调速，因此主电路采纳半桥电路即可实现那个功能。
而TL494和IR2111，作为专用芯片，能够使驱动电路更简单，简单意味着靠得住，它还能够使咱们在电路元器件排布、电路焊接等方面加倍方便，从而提高设计功能的靠得住性。
因此咱们选择采纳TL494结合IR2111组成的电路作为MOSFET管的驱动电路。
三、电路设计
1.矩形波信号产生器
方波信号产生器采纳专用芯片TL494组成。
如图1所示是TL494的内部结构图。
依照那个内部结构图，只要在12脚加上工作电压，咱们就能够够在14脚取得5V的基准电压输出。
同时，咱们能够通过改变5脚或6脚的CT、RT得知来改变振荡器的频率大小，从而改变在9脚输出的矩形波的频率大小，其频率大小与CT、RT的关系如下：
f=错误！
未找到引用源。
图1TL494内部结构图
同时，通过操纵1脚的输入电压的大小，就能够够方便操纵输出矩形波的占空比。
从而，能够设计出如图2所示的矩形波信号产生器。
图2TL494接线图
2.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可完成两个功率元件的驱动任务，选用IR2111芯片能对前面送进的PWM波分成两路反相的讯号，从而进行后面元件的驱动。
IR2111内部结构图如图3，引脚图见图4
图3IR2111内部结构图
图4IR2111引脚图
引脚介绍：
1脚：
Vcc是给IR2111供电的电源,一样为15V
2脚：
IN是操纵信号的输入端,输入等效电阻很高,可直接连接来自前面触发电路的PWM波
3脚:
COM是接地端
4,7脚：
HO、LO别离是上、下管操纵逻辑输出端
6脚：
Vs是高压侧悬浮地
8脚：
Vb是为高压侧悬浮电源端
基于IR2111的驱动放大电路见图5
图5基于IR2111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够把一路PWM波分成两路相反的信号，简单安全靠得住，故选用该方案。
3.主电路
主电路如图6所示：
图6主电路图
主电路示用意如图7所示：
图7主电路示用意
图7中所示为一个典型的直流电机操纵电路。
电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机确实是H中的横杠，H桥式电机驱动电路包括4个MOSFET和一个电机。
要使电机运转，必需导通对角线上的一对MOSFET。
依照不同MOSFET对的导通情形，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而操纵电机的转向。
要使电机运转，必须使对角线上的一对MOSFET导通。
例如，如图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，然后再经VD3回到电源负极。
从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
当另一对MOSFETVD2和VD4导通的情形，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动
4.系统总电路
通过汇总取得的总电路图如图8所示：
图8系统总图
四、实验数据
1.调试数据：
占空比（%）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
转速n（rpm）
76
216
355
496
637
774
900
1040
1183
由表中能够画出占空比和转速的关系图如下：
2.调试波形
给TL494接上工作电压，调剂6脚可调电阻取得适合的方波频率，在实际调试中咱们把频率调剂在5kHz。
以后调剂1脚可调电阻就能够够观看到方波占空比的转变，调试波形如图9所示。
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脚就能够够取得两路相反的PWM波，调试波形如图10所示。
图10IR2111输出波形
调剂示波器的时刻轴，能够看到由IR2111输出地两路PWM波之间是有死区时刻的，但死区时刻由芯片固定不可调，调试波形如图11所示。
图11IR2111两路信号死区时刻
五、实验结果分析
在第一次调试时咱们设计的电路是利用TL494输出两路PWM波，再通过三极管等分立元件组成驱动放大电路来驱动MOSFET管。
可是在调试的进程中咱们发觉由TL494直接输的两路PWM波不符合咱们的设计要求。
由TL494直接输出的两路PWM波只有0%-50%的占空比可调，同时两路波形只是相位上相差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，咱们改变了电路图：
把TL494的13脚由接14脚改成接地。
在把TL494的输出波形接到IR2111上，用IR2111直接驱动MOSFET管，舍弃利用分立元件。
在这次调试进程中，咱们第一测试IR2111的输出波形，但IR2111的只有一路输出波形，另一路没有波形。
后来咱们发觉要把MOSFET管接到IR2111上，才能输出正确的波形。
六、附录
1.系统总电路图分解图
2.元器件细表
3.实物图
七、终止语
本文所述的基于MOSFET组成H桥来驱动电机的设计方案，此设计方案选用全控型器件MOSFET，电机正反转时电枢绕组的连接采纳H桥的特性进行切换
升级会员 