一种实用的功率MOS管电机驱动电路.pdf

一种实用的功率MOS管电机驱动电路 康少华王爱荣解 军事交通学院 亚杨成禹吴学深 天津300161 摘要 在分析了MOS管导通原理的基础上 结合功率放大电路的原理 提出了一种电机MOS管的驱动电 路 该电路适合高频信号开关控制电路 利用Multisim仿真软件仿真分析 并经过实际的运用 该电路达到了 良好的效果 关键词 MOS管 功率放大 驱动电路 中图分类号 TM131 4 1 文献标识码 A 文章编号 1001 0785 2012 01 0043 04 Abstract Based on the analysis of the MOSFET conduction theory and combining the power amplifier circuit pfinei ple this paper puts forward a drive circuit of motor MOSFET which is suitable for hiigh frequency signal switch control cir cult Simulation analysis by Multisim simulation software and practical印plications show that this circuit achieved good effect Keywords MOSFET power amplification drive circuit 功率场效应晶体管简称功率MOS管 是电压 控制型器件 主要特点是电压控制 输入阻抗高 功率增益高 驱动功率小 开关的速度快 开关 时间由寄生电容决定 因此其应用广泛 但是 由于其本身寄生电容的存在 会影响MOS管的导 通 关断的时间 使其控制的可靠性降低 烧坏 的可能性增大 由于漏电流的存在 在驱动多个 MOS管时 需要有一定的功率输出 本文为电机 驱动控制设计提出一种电路 利用光耦器件 达 到可靠导通 关断MOS管 并且为电机的驱动提 供大电流的效果 1功率MOS管的主要特性 1 1 MoS管输出特性 图1所示为功率MOS管的输出特性曲线 是 以栅源电压 为参变量 反映漏极电流 与漏源 电压 间关系的曲线族 输出特性可分成非饱和 区 饱和区和截止区3个区域 当0 UDsUG 一 时 沟道区压降仍为 s 一 这部分电压降落在沟道夹断点与漏区之 间的耗尽层上 D 保持不变 当0 UG VA T 发射结正偏而导通 T 发射结反偏而截止 T 发射极电流 经负载电阻R 给电容c充电 如图 3c所示 的负半周 T 导通而T 截 止 电容c经T R 放电 放电电流 44 0 0 O l I 一 图4波形合成示意 图5电机一相MOS驱动图 起重运输机械 2012 1 2实用MOS管电机驱动电路 电机一相MOS驱动图见图5 一对桥臂的 MOS管电路见图6 堂堂 s 10R 高塑 一s 生 生 U 一 52 s 厂一 R57 I G U53 s 10R I 霜 t U 啪 55 10R J 塑 U56 二 昏Ut一57 zs 10R l 塑 U59 厂一 昏 U60 s 一 m zsl 生 IRF210 R sl I u6 I l 目 BA I I l c22 7 l 目 s J u67 l 1RF 290 7Z1RF2907ZS U68 1 l l J 凸l l 尸 47 nF 目L咎 一 BAIT 一 zs 静 IRF2907Z 目 一 一 IRF zs 咎 图6一对桥臂的MOS管电路 该电路主要有以下特点 1 由2个光耦芯片TLP350组成隔离电路 使得主控板电路和MOS管的驱动电路光电隔离 起重运输机械 2012 1 保护主电路 由于电机驱动的一对桥臂在同一时 刻所对应的上下桥臂不能同时导通 设计时使加 到光耦芯片上的主控信号CNC一5 CNC一6为相 反信号 即当一个光耦u5有正向电压导通工作 时 另一个光耦U6能够得到一个反方向的电压 使得其可靠截止 在2个控制信号之间加上一个 1 k的R50 起到分流作用 保护光耦 这是此设 计电路的关键所在 2 三极管ZTX653和ZTX753组成互补对称式 功率放大器 能够满足l2个MOS管的导通条件 2个三极管轮流导通 当Q9导通时 QlO的发射 结反偏而截止 则电容C40两端的电压就会加到 MOS管的栅源集 即Uc Uc 这样MOS管就会 导通 从而驱动电机 而当Q9截止时 QlO则会 导通 这样MOS管上面的寄生电容所充的电量将 会通过这条通路释放 提高了MOS管的关断可靠 性 当下一次Q9导通时 CNF一4端的电压将达 到电源电压48 V 要MOS管再次导通 就需要提 供一个可导通的 这里的C40是25 V的自举 电容 在参考电压CNF一4提高的同时 导通后的 CNF一8的电压会在此基础上提高25 V 从而保证 U鹤有效 u5单元的栅源电压的参考电压是上桥臂 MOS管的源极电压 当MOS管导通后其基准的电 压应为电源电压48 V 而U6单元栅源电压的参考 电压为下桥臂MOS管的源极电压 到其导通后为 电源的负极 也即电源地 3 图6是一对桥臂的MOS管电路 采用12 个MOS管并联 可以是通过电机的电流达到几百 安 栅极采用l0 n的电阻起到限流和缓冲的作 用 3 结果分析 根据电路图上提供的电路参数 用muhisim仿 真软件进行仿真 设定仿真的开关频率为7 kHz 得到的波形见图7 图7是在高频7 kHz的情况下 MOS管的开关 过程波形 可以看出 MOS管在关断的下降沿时 A波形 还未达到关断时 下一个导通又来 这样 MOS管以及完全失去了电子开关的作用 这是由于栅源的寄生电容存在 没有释放回路 导致的不能完全关断 一45 图7 直接驱动源极的MOS管开关过程波形 图8是高频7 kHz带设计驱动电路的MOS管 开关波形 这是对时间轴放大了的波形 A波形 的下降沿即MOS管的关断过程 可以看出 关断 的时刻已经很完全 在高频情况下 仍然具有良 好的开关特性 图8带驱动电路的MOS管开关过程波形 4结论 该电路采用光耦和功率放大器电路 巧妙地 设计了光耦输入端的信号控制电路 使得MOS管 在高频信号下仍然具有良好开关特性 根据Multi sim软件仿真结果和实际运用的效果来看 该电路 具有实用 简单 可靠和保护功能 参考文献 1 余岳辉 梁琳 脉冲功率器件及其应用 M 北京 机械工业出版社 2010 2 刘全忠 电子技术电工学 M 北京 高等教育出 版社 2004 3 张燕宾 电动机变频调速图解 M 北京 中国电力 出版社 2005 4 周慧潮 常用电子元器件及典型应用 M 北京 电 子工业出版社 2005 作 者 王爱荣 地 址 天津市河东区军事交通学院研究生三队 邮 编 300161 收稿日期 2011 04 08 炭黑在水平管道中气力输送的数值模拟与分析 李志华 刘凯 李州 夏鹏 1青岛科技大学机电工程学院青岛266061 2赛轮股份有限公司 青岛266500 摘要 建立了炭黑气力输送水平管道气固两相流的数学模型 采用计算流体动力学方法 对炭黑在不同 工况条件下的水平管道中的气力输送进行了模拟 通过模拟与分析 得到了固相的速度和浓度分布 输送气速 对固相速度和固相浓度的影响 输送量对固相速度和固相浓度的影响 各种输送量下的压降和最佳经济速度 关键词 气力输送 气固两相流 数值模拟 压力损失 中图分类号 TH232 文献标识码 A 文章编号 1001 0785 2012 01 0046 05 Abstract This paper establishes a mathematical model of gas solid two phase flow of carbon black pneumatic con veying in horizontal pipeline conducts the simulations under different working conditions using computational fluid dynam ics method and thus obtmns the speed and concentration distribution of the solid phase from the simulation and analysis the influence of conveying gas speed and conveying capacity on the speed and concentration of the solid phase and the min imum pressure loss and the most economic speed under different conveying capacity Keywords pneumatic conveying gas solid two phase flow numerical simulmion pressure loss 气力输送是指借助具有一定压力和速度的空 气或其他气体在管道内输送干燥的散状固体颗粒 一46一 或粉料的方法 正日益受到各相关行业的关注 应用前景广泛 输送过程应体现充分利用资源 起重运输机械 2012 1