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标题: 步进电机控制器驱动芯片IR2101已确认，谢谢版主和各位 [打印本页]

作者: 东旭电脑维修 时间: 2012-8-15 21:28
标题: 步进电机控制器驱动芯片IR2101已确认，谢谢版主和各位
打磨芯片前段留下了IR2字样，然后百度搜索和对照图纸，终于确认了芯片型号IR2101
1 IR2101简介

IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。同时上管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大减少，在工程上减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。

IR2101采用HVIC和闩锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC封装。其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路；功率器件栅极驱动电压范围10～20 V；逻辑电源范围5～20 V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5 V的偏移量；带有下拉电阻的CNOS施密特输入端，方便与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道。IR2101的内部结构框图如图1所示。

图1中，HIN为逻辑输入高；LIN为逻辑输入低；VB为高端浮动供应；HO为高边栅极驱动器输出；Vs为高端浮动供应返回；Voc为电源；LO为低边栅极驱动器输出；COM为公共端。

2 系统硬件设计

根据系统设计功能需求，其硬件组成框图如图2所示。该系统硬件设计是由SPMC75F2413A单片机主控制器模块、外部供能系统(普通或光伏)、斩波电路模块、IR2101逆变电路模块和最大功率跟踪外部电路模块组成。通过最大功率跟踪外部电路模块检测外部电压，将检测值返回到SPMC75F2413A主控制器中。斩波电路模块通过主控制器对其控制，实现最大功率跟踪。外部供能系统是为各个模块提供电源。IR2101逆变电路模块主要实现DC／AC的转换，并由斩波电路为其提供最大功率点的电能。

图2中的SPMC75F2413A单片机正常工作电压为5 V。但是其他模块所加的电压不同，斩波电路模块与IR2101逆变电路模块所加的电压为15 V。因为IR2101的正常工作电压为10～20V。

2．1 IR2101逆变电路

IR2101逆变电路原理图如图3所示，H1、H2为IR2101集成驱动芯片，VQ1、VQ2、VQ3、VQ4为MOS管，Up、Un、Vp、Vn是SPMC75F2413A单片机中输出的两相四路PWM波。其中Up、Un是一相PWM波的上下臂，Vp、Vn为另一相PWM波的上下臂，由于单片机中输出的PWM波不能驱动大功率MOS管，因此利用IR2101的电容自举功能，通过二极管VD1、VD2(采用肖特基管所具有的快恢复功能，提升电容充电电压，关断过程减少消耗能量)对自举电容C1、C2进行充电，以此提升驱动MOS管的信号电压，使其具有扩大信号输出的功能，扩大后的信号PWM波就能有序地控制VQ-1、VQ2、VQ3、VQ4的通断，在逆变电路中同一相的上下臂的驱动信号是互补。

当Up输入高时，HO输出也为高，通过IR2101的电容自举功能，就能控制VQ1导通，此时由于LO输出为低，不能驱动VQ2，因此VQ2处于关断状态，同时Vp也输入一个高电平，即HO为高，使VQ4处于导通状态，而此时VQ3处于关断状态，因此T1→VQ1→R5(负载)→VQ4→GND形成一个通路。反之，当Up、Vp为低电平，Un、Vn为高电平时，即电流的主要流向为T1→VQ3→R5(负载)→VQ2→GND，4个MOS管开关器件有序地交替通断，进而在R5(负载)处形成了交流电。在实际应用中为了防止上下臂同时导通而造成短路，在软件设计的过程中，添加了死区时间，来保护整个电路。

2．2 斩波电路

斩波电路原理图如图4所示，该电路主要用于进行最大功率跟踪，其电源为独立电压源，R6(30 Ω／30 W)为功率电阻，其主要作为电源内阻，R7、R8是为了检测负载端的电压值而形成的分压电路，通过Ud1进行检测，将检测结果返回到单片机中进行处理，通过调节PWM波的占空比，进而控制VQ5开启与关断的时间。当检测到Ud1X(R7+R8)／R8的值大于一半时，单片机就会将斩波电路的占空比调大，让其通过的电压增大，进而使其值接近光伏电池的一半，如果检测到其值小于一半的时候，会将占空比调小，让其通过的电压变小，这样通过跟踪电压来实现频率的跟踪功能。

2．3 最大功率跟踪模型分析

本设计为了实现最大功率的跟踪模型，如图5所示电路，使得内阻R8和外阻Rb相等，Ud的电压为电池电源的一半就可以得到电池输出功率最大了，这种情况应用于线性电路中，但是在非线性电路中也可以利用这个原理，本项目通过电压跟踪的功能，实现最大功率的跟踪，主要通过调节PWM波的占空比大小实现本功能。

3 系统软件设计

A／D采样函数流程图如图6所示，此函数主要是用于采集负载端的的电压值，最后转换为幅度调制系数。本此函数中使用了CMT0定时器中断，在此中断中进行了A／D采样，将采集的电压值与换算后的电源电压中点值Vmid(见图4，即利用R7、R8组成分压电路，R7：R8=9：1)，进行比较，当差值的绝对值大于100的时候，判断为采集值出现异常，强制将电源电压转换后的中点值转换为幅度调制系数，当二者之间的差值的绝对值小于100时，将差值加到Vmid上，然后再转换为幅度调制系数，最后返回中断。

作者: 东旭电脑维修 时间: 2012-8-15 21:29

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和电路板上的实物一模一样，以后大家遇到可以少走弯路了{:soso_e113:}，，，在此谢过各位和热心的版主。{:soso_e181:}

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