使用IR212X驱动芯片心得

1万 · 2021-3-7 11:15

本帖最后由 lvyunhua 于 2021-3-7 18:21 编辑

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   去年在参考别人已用方案基础上做了一款低压直流伺服驱动器，使用了一款IR（已经被英飞凌收购了）的电机驱动芯片IR2127，由于该芯片比较老了，且网上也没有找到合适应用资料，只有datasheet可供参考,它提供了芯片引脚定义，主要参数，逻辑时序，基本应用电路以及封装信息。
   通过datasheet我们知道这是一款单通道具有电流检测功能的驱动芯片，是高端驱动即上桥臂MOS管驱动，需要外接自举二极管，IR2121则是低端驱动即下桥臂MOS管驱动，无需外接二极管。IR2125和IR2121分别配成上桥臂和下桥臂驱动控制，因为他们有同样的驱动电流可达1A，而IR2127只有200mA,跟他配对的下桥臂驱动芯片没有找到，所以我用了IR2127既作上桥臂驱动也作为下桥臂驱动。他的典型应用如下图所示；IR2128和IR2127差不多，只是输出与输入脉冲方向相反而已。

它是非隔离型，一般应用于低压驱动场合，如果需要应用到高压驱动，必须加隔离电路才行，尽管它的VB,VS耐压高达625V.用于电机驱动的是型号IR2127，VCC与COM端电压一般在12V到20V之间。起初设计电压在12.5V左右，在经过自举二极管后
到VB端的电压小于VS+12V，导致芯片老是检测到硬件过流信号，从而不能正常驱动MOS管，后将VCC电压提升到13.5V后，驱动芯片才正常。CS脚就是用来检测过流信号的，原理就是当输入IN脚为高电平时，芯片正常工作时输出HO脚即为高，驱动后面的MOS管导通，当流过MOS管电流ID越大，则Uds=Id*Rd就越大，Uds减去二极管的压降得到的电压再经过两个电阻分压即是CS脚的电压，只要调整分压电阻阻值就可以限定最大ID,如果是CS脚电压大于0.25V，则最大延时360ns关闭HO脚输出，同时最大延时510ns置位FAULT脚，注意该脚是开漏输出，外部需要接上拉电阻，正常时为高电平，过流报警后输出为低电平。大家可以看下驱动芯片内部框图如下所示。

然后我们可以看下芯片逻辑时序图，通过时序图我们就知道IR2127和IR2128的区别了，IR2128输入为低电平时输出为高电平，而IR2127输入为高则输出也是高电平，然后看下CS脚，正常时为电平时,FAULT脚为高电平，一旦检测到过流则为高电平，FAULT脚也马上变为低电平，同时HO脚输出关断，保护后面器件不被烧坏。在芯片正常工作时，输入信号触发到输出信号的生成延时是非常短的，其中开启延时最大为ton+tr=200+130=330ns;关断延时最大为toff+tf=200+65=265ns.值得注意的是，该芯片启动消隐时间波形，这个很重要，芯片正常启动是CS脚会拉高一下，同时FAULT脚也会同时变低，启动消隐时间最大为Tbl=950ns，MCU在检测FAULT脚时需要避开这段时间，否则会引起系统误操作。

启动消隐时间波形

之前说过与该作下桥臂的驱动芯片，官网也没有找到，但是datasheet中有提到该芯片既可以做上桥臂也可以作为下桥臂使用（The floating channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT in the high-side or low-side
configuration which operates up to 600 V.）,如果用它来设计下桥臂，由于下桥臂无需自举二极管，设计驱动电路时，其他和上桥臂保持一致，只是将自举二极管改为0欧姆电阻替代。电路原理设计如下所示。

经过实际电路测试，改进的电路稳定可以行，已经成功应用在产品中。有什么不妥之处，欢迎大家一起讨论。

附上芯片资料

1万 · 2021-3-7 18:22

自己支持下，支持原创，希望能给用的小伙伴参考下

只看该作者 · 2021-3-16 17:12

lvyunhua 发表于 2021-3-7 18:22
自己支持下，支持原创，希望能给用的小伙伴参考下

很好的思路，值得参考

1万 · 2021-3-16 19:59

很好的思路，值得参考

多谢支持

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