電機驅(qū)動系統(tǒng)MCU拆解之驅(qū)動板

電機驅(qū)動系統(tǒng)MCU拆解分析，驅(qū)動板主要包括驅(qū)動電源電路；驅(qū)動電路；鉗位電路設(shè)計；短路保護電路；推挽電路等，以及母線電壓、溫度信號采集電路。

母線電壓采集

將母線電壓通過電阻分壓的方式比例縮小，然后將采集的分壓后的電壓經(jīng)過光耦隔離器ACPL-C87AT進行隔離，并將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為差分信號，在經(jīng)過運放后輸入到主芯片的端口，按照縮放比例進行電壓值的還原。

IGBT溫度采集

熱敏電阻與電阻進行分壓，采集電壓后，通過運算放大器，將溫度信號AD值送至MCU。

輸入側(cè)引腳

1、電源引腳VCC1-GND1，當供電電壓 Vcc1（5V）低于規(guī)定值時，芯片內(nèi)部將自動產(chǎn)生IGBT的關(guān)斷信號，直至供電電壓恢復(fù)正常。

2、PWM輸入引腳IN+與IN-，控制電路發(fā)出的PWM信號通過芯片的該引腳進入芯片內(nèi)部。

3、復(fù)位引腳RST，當驅(qū)動芯片因過流保護而封鎖驅(qū)動輸出，再次恢復(fù)工作需給該引腳提供一個低脈沖復(fù)位信號。

4、故障引腳FLT，當芯片檢測到所驅(qū)動的IGBT發(fā)生短路過飽和時,則拉低FALUT信號報警。

5、RDY信號，當片測到電源欠壓或片內(nèi)部工作失常時則拉高READY信號報警。

輸出側(cè)引腳

1、電源VCC2（15V）、GND2、VEE2（-8V），VCC2引入+15V電源作為柵極的正向偏置電壓；VEE2引入（-8V）電源作為柵極關(guān)斷電壓。當供電電壓VCC2（15V）低于規(guī)定值時，芯片內(nèi)部將自動產(chǎn)生IGBT的關(guān)斷信號。

2、鉗位引腳CLAMP，門極驅(qū)動電壓的箝位以及集電極電壓的箝位。

3、輸出引腳PWM OUT，TC275產(chǎn)生的PWM波輸入到芯片的IN-與IN+引腳，通過IED020I12將信號傳遞到芯片的OUT引腳。芯片檢測到的故障信號反饋到輸入側(cè)，該故障信號停止PWM的輸出到OUT引腳，以及將信號傳輸?shù)紽LT引腳。

4、IGBT飽和壓降監(jiān)測引腳DESAT，當IGBT由于過載或者短路過流發(fā)生時，產(chǎn)生高電平信號。

5、兩級關(guān)斷引腳TLSET。

門極電阻

門極電阻太小，會造成驅(qū)動波形振蕩；門極電阻太大，脈沖波形的邊沿易發(fā)生延遲。一般芯片使用手冊上會推薦門級電阻值，通過該阻值進行微調(diào)，觀測測試結(jié)果。

短路保護電路

當IGBT短路過流時，Uce電壓升高，一般7V以上，導致驅(qū)動芯片外部電路二極管DIODE負極電壓升高，DIODE截止，驅(qū)動芯片內(nèi)部有上拉電壓VCC2(15V)在DESAT引腳產(chǎn)生高電平，該電壓與芯片內(nèi)部9V電壓通過比較器K3進行比較，以輸出故障信號。同時，該故障信號通過與門電路關(guān)斷芯片的PWM輸出，故障信號傳輸?shù)叫酒腇LT引腳，輸出低電平，故障信號可以觸發(fā)關(guān)斷IGBT。

鉗位電路

IGBT在關(guān)斷時門極電壓開始下降，門極與集電極之間的米勒電容，使得門極電壓關(guān)斷延時。為了消除這種延時，驅(qū)動芯片通過箝位電路作用，當門極電壓降到2V的時候，門極電壓被直接拉到關(guān)斷電壓V EE2 (-8V)。

此外，米勒箝位防止IGBT器件的誤觸發(fā)，通常用在柵極不采用負電壓的應(yīng)用中。原理是在IGBT關(guān)斷過程中，CLAMP檢測門極電壓，當門極電壓低于箝位門限2V時，主動米勒箝位功能使能。

由于短路發(fā)生時，Uc電壓上升會從米勒電容耦合到柵極，加劇短路過程。為抑制該現(xiàn)象，通過CLAMP引腳來實現(xiàn)對門極驅(qū)動電壓的箝位。