ESC3电调---电路分析(换相电路)

    电调就是无刷电机的电路,这里有好多关于电机操作的理论知识,我也没有过细的研究,如果有兴趣的额可以参考《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》(等我研究好了在整理出来)

    首先看一下六臂全桥驱动电路原理

         ESC3电调---电路分析(换相电路)_第1张图片

Q1到Q6为功率场效应,当需要AB相导通时,只需打开Q1,Q4管,而使其他管保持截止。此时电流的流经途径为:正极->Q1->项圈A->绕相B->Q4->负极。根据这样的导通模式:AB,AC,BC,BA,CA,CB即可是电机软一圈。

         这里在AB导通的过程中,A点的电位就近似认为是12V,而B点电位就近似为0。为了要导通Q4,Q4的栅极电压必须大于3V即可,IR2301的LO端输入足以驱动使其导通。但如果要Q1导通,则要在栅极至少加载3+12=15V的电压,这个已经超过了电源电压。这个先留着看下面这个图。

                  ESC3电调---电路分析(换相电路)_第2张图片

    这部分电路的作用是换相,知道作用了就要具体的分析一下了。上面的HO输出电压无法是Q1导通,这时候就引入了二极管D1跟电容C1组成的自举升压电路。可能有人注意到C1的下端是接在VS端的,跟HO好像没有关系,IR2303S的数据手册明确写出了HO的电压(VB—VS)也就是最大可以达到VS,这时候就足以使Q1导通了。

    好多人应该看到了,在Q1的栅极串了一个30R的电阻,而在Q2的栅极没有串电阻,这个问题也困扰了我好长时间,为了好多人也没有解释清楚,最后查资料跟请教别人。这里还要先说明一个问题是:无刷电机的驱动采用H_PWM—L_ON的方式,也就是在Q1的栅极采用的PWM波,这就又可能会和栅极的极电容因起振荡,而串上R19增大阻尼而减少振荡的效果。第二,当栅极电压拉高时,首先会对栅极电容充电,充电峰值电流0.5A(I=Qg/(td(on)+tr))根据数据手册可以计算出。可见已经超过了2301的驱动能力,而加上R19可放慢充电时间而减少栅极充电电流,第三,当栅极关断时,D-S极从导通变为截止,Vds的电压迅速增大,这样就有可以击穿电压,R19减小这种变化,起到保护的作用。在下臂采用常开就不用出现振荡跟击穿这些情况,所以就不用加了。

    在这里老师的解释是由于OL输出为低电平故不用串电阻,我认为这样理解是不对的,这里的低是相对OH的,但是相对源极S也是高的。我认为不串电阻的原因就是采用常开的方式,不需要保护。这种理解还不足以说服他,等我在请教请教别人再去说服他。    

    这里串联电阻的肯定作用就是增大阻尼,保护MOSFET

    这个还有一个关于阻值选取的问题,这个问题太复杂了,我无能为力了。只知道它的选取跟MOSFET的特性有关,具体的计算涉及了好多数学的问题,具体值在过阻尼跟临阻尼之间就可以了。

    总结:看似挺简单的电路,但是里面涉及的内容太多了,能把简单的问题分析的明明白白也是一件简单的事。

    疑问:这里在给IR2301供电为什么直接用电机的电源,如果电机的负载过大的时候,会不会引起IR2301的欠压?我记得第一版的图就是用5V的电源单独给IR2301供电的,现在他直接用VS了,这里面肯定有原因的。

    这个问题我大概理解的是:在VS跟GND加一个大的电容,就相对于一个小型电池了,可以在一定程度上弥补欠压的问题。这样就大大减小了接线的麻烦了,不用单独给IR2301供电了。

         

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