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關(guān)于IPM內(nèi)部集成自舉驅(qū)動(dòng)的幾點(diǎn)疑問，求教達(dá)人

小弟在用Fairchild IPM做310V無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于成本受限，IGBT采用自舉驅(qū)動(dòng)方式，系統(tǒng)運(yùn)行正常。
自舉電路基本原理：
  
自舉電路基本原理 

“圖中C1、VD1分別為自舉電容和自舉二極管。假定在T1關(guān)斷期間，C1已充到足夠的電壓，VC1≈VCC。當(dāng)HIN為高電平時(shí)，V1導(dǎo)通，V2關(guān)斷，VC1加到T1的柵極和源級之間，C1通過V1、Rg1對T1柵源電容充電，此時(shí)T1導(dǎo)通，自舉電容放電。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，V2導(dǎo)通，V1關(guān)斷，T1柵源電荷經(jīng)Rg1、V2迅速釋放，T1關(guān)斷。當(dāng)有下橋臂開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，充電電源將通過VD1、負(fù)載和導(dǎo)通的下管對自舉電容充電，如此循環(huán)往復(fù)”。
大家一般都是這么分析嗎？小弟有幾點(diǎn)疑問，懇請達(dá)人指教。

為了便于說明問題，僅給出了三個(gè)橋臂中的兩個(gè)，構(gòu)成H橋如下。
  
應(yīng)用自舉驅(qū)動(dòng)的H橋 

（1）在上圖中，為了便于自舉，通常要求T1、T2互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)。假設(shè)T1 PWM，T4常開，則在PWM高電平期間A點(diǎn)對地電位近似等于HV，此時(shí)VD1截止，自舉電容C1放電。而在PWM低電平區(qū)間，繞組通過二極管D2續(xù)流，那么此時(shí)自舉電容充電回路如何呢？通過D2？二級管電流方向說不通。通過繞組和T4?那豈不是充電電流和負(fù)載電流共用回路？另外，當(dāng)二極管D2續(xù)流時(shí)，由于T2漏極電壓低于源極，雖然有互補(bǔ)脈沖驅(qū)動(dòng)，必須等待二極管續(xù)流完畢方能起作用，當(dāng)上橋臂驅(qū)動(dòng)脈沖占空比較高時(shí)，對應(yīng)下管占空比很低，自舉電容充電時(shí)間就非常短。
自舉電容的充電回路到底是怎樣的呢？
（2）IPM手冊上推薦VCC=15V，VBS=15V，然而按照其參考設(shè)計(jì)，自舉電路和下橋臂驅(qū)動(dòng)電壓共用一個(gè)15V。下橋臂源極直接接地，可以滿足飽和導(dǎo)通條件，而上橋臂自舉二極管壓降有1.2V左右，下橋臂IGBT飽和導(dǎo)通壓降有2.2V，那么VBS = 15-1.2-2.2,上橋臂IGBT豈不是工作在臨界欠壓狀態(tài)？

雖然系統(tǒng)正常，還是存在上述疑問，懇請達(dá)人指教，謝謝

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2011-01-16 15:10
自舉電容充電很快，充足后可以工作很久，只要保證電容充電量保證半個(gè)基波周期足夠工作就可以。
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2011-01-17 10:30
@xzszrs
自舉電容充電很快，充足后可以工作很久，只要保證電容充電量保證半個(gè)基波周期足夠工作就可以。
那么當(dāng)自舉電容放電后，通過圖中哪個(gè)回路補(bǔ)充電荷呢？
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st.you
LV.10
4
2011-01-17 19:00
如果SPWM輸出50HZ，那么電容就必須按50HZ選，這樣，就算高頻時(shí)候下管不導(dǎo)通也好，上管的電容也足夠用。至于上管的電壓，其實(shí)，半橋的中點(diǎn)，在自舉的時(shí)候，就當(dāng)成D2導(dǎo)通后的電壓就行了，一般會有個(gè)-1V，算算，也夠了，不信你測一下，應(yīng)該也在15V左右
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2011-01-17 20:39
@supermouse88
那么當(dāng)自舉電容放電后，通過圖中哪個(gè)回路補(bǔ)充電荷呢？
當(dāng)下管截止時(shí)，通過自舉二極管給自舉電容補(bǔ)充充電。
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2011-01-17 21:23
@st.you
如果SPWM輸出50HZ，那么電容就必須按50HZ選，這樣，就算高頻時(shí)候下管不導(dǎo)通也好，上管的電容也足夠用。至于上管的電壓，其實(shí)，半橋的中點(diǎn)，在自舉的時(shí)候，就當(dāng)成D2導(dǎo)通后的電壓就行了，一般會有個(gè)-1V，算算，也夠了，不信你測一下，應(yīng)該也在15V左右

謝謝解答，您說的這個(gè)-1V是續(xù)流二極管的導(dǎo)通壓降是吧？

個(gè)人認(rèn)為必須有一個(gè)回路才能給自舉電容充電，續(xù)流二極管D2不能反向流過電流，那么此時(shí)的充電回路是：“VCC-》自舉二極管-》自舉電容-》電機(jī)繞組-》導(dǎo)通的下管-》地”對嗎？

另外，壇子上很多講自舉電路需要互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，小弟不甚明了。仍以H橋?yàn)槔?，假設(shè)此時(shí)T1 PWM,T4 ON。

PWM高電平期間，電機(jī)繞組儲存能量；低電平期間，繞組通過D2和T4續(xù)流，此時(shí)T2被反向偏置。電動(dòng)機(jī)電流一般要求連續(xù)，也就是說當(dāng)PWM低電平期間續(xù)流不能衰減太大，因而T2在此期間一直被反向偏置，根本無法給自舉電容提供充電回路。一般的書籍上和論文上為什么都是說自舉是通過對應(yīng)下管導(dǎo)通完成的呢？

對于MOSFET橋而言，還可以利用其同步整流特性。對于IPM這種三相IGBT橋結(jié)構(gòu)，還有直通的危險(xiǎn)，互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)有什么用呢？

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st.you
LV.10
7
2011-01-17 22:24
@supermouse88
謝謝解答，您說的這個(gè)-1V是續(xù)流二極管的導(dǎo)通壓降是吧？個(gè)人認(rèn)為必須有一個(gè)回路才能給自舉電容充電，續(xù)流二極管D2不能反向流過電流，那么此時(shí)的充電回路是：“VCC-》自舉二極管-》自舉電容-》電機(jī)繞組-》導(dǎo)通的下管-》地”對嗎？另外，壇子上很多講自舉電路需要互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，小弟不甚明了。仍以H橋?yàn)槔?，假設(shè)此時(shí)T1PWM,T4ON。PWM高電平期間，電機(jī)繞組儲存能量；低電平期間，繞組通過D2和T4續(xù)流，此時(shí)T2被反向偏置。電動(dòng)機(jī)電流一般要求連續(xù)，也就是說當(dāng)PWM低電平期間續(xù)流不能衰減太大，因而T2在此期間一直被反向偏置，根本無法給自舉電容提供充電回路。一般的書籍上和論文上為什么都是說自舉是通過對應(yīng)下管導(dǎo)通完成的呢？對于MOSFET橋而言，還可以利用其同步整流特性。對于IPM這種三相IGBT橋結(jié)構(gòu)，還有直通的危險(xiǎn)，互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)有什么用呢？

自舉回路，跟電機(jī)繞組沒關(guān)系。下管導(dǎo)通后，自舉電容就可以充電了。D2提供另一個(gè)自舉電流回路，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)。只要是橋路，都有直通的危險(xiǎn)，MOS速度快，死區(qū)時(shí)間可以短一點(diǎn)，IGBT截止拖尾大，硬開關(guān)的話，死區(qū)時(shí)間就要大一點(diǎn)。

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2011-01-18 11:18
@st.you
自舉回路，跟電機(jī)繞組沒關(guān)系。下管導(dǎo)通后，自舉電容就可以充電了。D2提供另一個(gè)自舉電流回路，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)。只要是橋路，都有直通的危險(xiǎn)，MOS速度快，死區(qū)時(shí)間可以短一點(diǎn)，IGBT截止拖尾大，硬開關(guān)的話，死區(qū)時(shí)間就要大一點(diǎn)。

 

個(gè)人認(rèn)為不存在兩個(gè)充電回路，因?yàn)镈2續(xù)流時(shí)，T2承受反壓，雖然有觸發(fā)脈沖，但是不會導(dǎo)通，除非續(xù)流電流衰減為0，而電動(dòng)機(jī)正常帶載運(yùn)行時(shí)，這種情況基本不會出現(xiàn)，因此T2不會導(dǎo)通，也就不存在充電回路，互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)就沒有意義了啊。

另外由于二極管不能流過反向電流，充電電流是按照圖中1所示路徑吧，因?yàn)槿魏坞娐繁仨殬?gòu)成回路才能有電流，因此個(gè)人認(rèn)為自舉充電電流是流過繞組的。

請大俠們斧正。

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st.you
LV.10
9
2011-01-18 11:40
@supermouse88
[圖片] 個(gè)人認(rèn)為不存在兩個(gè)充電回路，因?yàn)镈2續(xù)流時(shí)，T2承受反壓，雖然有觸發(fā)脈沖，但是不會導(dǎo)通，除非續(xù)流電流衰減為0，而電動(dòng)機(jī)正常帶載運(yùn)行時(shí)，這種情況基本不會出現(xiàn)，因此T2不會導(dǎo)通，也就不存在充電回路，互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)就沒有意義了啊。另外由于二極管不能流過反向電流，充電電流是按照圖中1所示路徑吧，因?yàn)槿魏坞娐繁仨殬?gòu)成回路才能有電流，因此個(gè)人認(rèn)為自舉充電電流是流過繞組的。請大俠們斧正。

我的說法有誤，自舉電容的充電回路應(yīng)該是線圈L的電流，因?yàn)楸欢O管D2鉗位，所以，橋的中點(diǎn)電位是-1V左右，這個(gè)情況是在死區(qū)的時(shí)候發(fā)生的。

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2011-01-18 12:25
@st.you
我的說法有誤，自舉電容的充電回路應(yīng)該是線圈L的電流，因?yàn)楸欢O管D2鉗位，所以，橋的中點(diǎn)電位是-1V左右，這個(gè)情況是在死區(qū)的時(shí)候發(fā)生的。

多謝指教，

總結(jié)一下：

（1）自舉電容的充電回路包含電機(jī)繞組，斬波的上橋臂（T1）對應(yīng)的下橋臂（T2）在電機(jī)電流連續(xù)時(shí)不能給電容提供充電回路，因而互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)意義不大，且增大了直通的幾率。

（2）自舉電容的選取應(yīng)按照PWM最長開通時(shí)間來選取。

（3）由于續(xù)流二極管自身導(dǎo)通壓降，上管驅(qū)動(dòng)不存在欠壓情況

是這樣吧？

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st.you
LV.10
11
2011-01-18 14:01
@supermouse88
多謝指教，總結(jié)一下：（1）自舉電容的充電回路包含電機(jī)繞組，斬波的上橋臂（T1）對應(yīng)的下橋臂（T2）在電機(jī)電流連續(xù)時(shí)不能給電容提供充電回路，因而互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)意義不大，且增大了直通的幾率。（2）自舉電容的選取應(yīng)按照PWM最長開通時(shí)間來選取。（3）由于續(xù)流二極管自身導(dǎo)通壓降，上管驅(qū)動(dòng)不存在欠壓情況是這樣吧？

1，如果需要兼顧到電機(jī)所有的狀態(tài)，似乎互補(bǔ)是必須的。

2 ，是按基波頻率來選。

3，實(shí)際的情況確實(shí)是這樣的。

 

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dreamhui
LV.2
12
2011-02-15 11:10

C1通過V1、Rg1對T1柵源電容充電，

 這個(gè)不對， C1充電回路錯(cuò)了，C1是同感VD1→C1→T2→地  這個(gè)回路進(jìn)行充電。

所以當(dāng)你是橋臂電路時(shí)候，C1按原來的分析應(yīng)該還是同感T2進(jìn)行充電，但是T2截止，而是續(xù)流二極管D2導(dǎo)通，這樣不能給C1充電，所以只能通過繞組和T4進(jìn)行充電，但是這樣對繞組和T4的電流大小并沒有任何影響，他只是減小了D2的續(xù)流大小。

另外你說的VBS，我想說下，MOS是電壓驅(qū)動(dòng)型，所需電流并不大，并且C1在充電時(shí)，T4關(guān)斷的時(shí)候還會有慣性電流，所以實(shí)際上C1還是可以充電至15V的。

 個(gè)人愚見，還請多多指點(diǎn)和討論。

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zhuyjgh
LV.1
13
2012-01-04 16:11
@supermouse88
謝謝解答，您說的這個(gè)-1V是續(xù)流二極管的導(dǎo)通壓降是吧？個(gè)人認(rèn)為必須有一個(gè)回路才能給自舉電容充電，續(xù)流二極管D2不能反向流過電流，那么此時(shí)的充電回路是：“VCC-》自舉二極管-》自舉電容-》電機(jī)繞組-》導(dǎo)通的下管-》地”對嗎？另外，壇子上很多講自舉電路需要互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，小弟不甚明了。仍以H橋?yàn)槔僭O(shè)此時(shí)T1PWM,T4ON。PWM高電平期間，電機(jī)繞組儲存能量；低電平期間，繞組通過D2和T4續(xù)流，此時(shí)T2被反向偏置。電動(dòng)機(jī)電流一般要求連續(xù)，也就是說當(dāng)PWM低電平期間續(xù)流不能衰減太大，因而T2在此期間一直被反向偏置，根本無法給自舉電容提供充電回路。一般的書籍上和論文上為什么都是說自舉是通過對應(yīng)下管導(dǎo)通完成的呢？對于MOSFET橋而言，還可以利用其同步整流特性。對于IPM這種三相IGBT橋結(jié)構(gòu)，還有直通的危險(xiǎn)，互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)有什么用呢？

假設(shè)此時(shí)T1 PWM,T4 ON

 

當(dāng)你這樣假設(shè)的時(shí)候，，你應(yīng)該分析右邊橋臂的自舉電路，，也就是給T3供電的自舉電路，，這個(gè)時(shí)候T4導(dǎo)通，，那我問你，，一樓中的C3不充電還等著干什么？？

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gaud001
LV.2
14
2013-04-24 22:20
@dreamhui
C1通過V1、Rg1對T1柵源電容充電， 這個(gè)不對，C1充電回路錯(cuò)了，C1是同感VD1→C1→T2→地 這個(gè)回路進(jìn)行充電。所以當(dāng)你是橋臂電路時(shí)候，C1按原來的分析應(yīng)該還是同感T2進(jìn)行充電，但是T2截止，而是續(xù)流二極管D2導(dǎo)通，這樣不能給C1充電，所以只能通過繞組和T4進(jìn)行充電，但是這樣對繞組和T4的電流大小并沒有任何影響，他只是減小了D2的續(xù)流大小。另外你說的VBS，我想說下，MOS是電壓驅(qū)動(dòng)型，所需電流并不大，并且C1在充電時(shí)，T4關(guān)斷的時(shí)候還會有慣性電流，所以實(shí)際上C1還是可以充電至15V的。 個(gè)人愚見，還請多多指點(diǎn)和討論。

C1充電是主要是在下橋T2導(dǎo)通時(shí)充電充飽的吧。帶電機(jī)狀態(tài)下，另一橋臂T4長通時(shí)，T1關(guān)斷時(shí)C1是可通過T4構(gòu)成一個(gè)充電回路，只能充到VCC的73%左右。

呵呵，個(gè)人愚見哈！

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