基于IPM模块的舵机控制电路设计

2012-03-08 15:21:44来源: 互联网

绝缘双级型晶体管IGBT是一种由双级型晶体管与MOSFET组和的器件,它既有MOSFET的栅极电压控制快速开关特性,又具有双级型晶体管大电流处理能力和低饱和压降的特点。IPM模块与IGBT模块相比,具有如下特点:内置驱动电路、过流保护、短路保护、控制电源欠压保护、过热保护及外部输出的警报。本文将日本三菱公司的IPM模块PM25RLA120和美国TI公司的电机控制芯片UC1637用于电动舵机控制

1 设计原理
    舵机控制原理框图如图1所示。


    舵机是一种位置伺服的驱动器,其工作原理是:控制信号与舵机位置反馈信号比较,获得直流偏置电压,偏置电压进入信号调制芯片产生一个比较电平,经过PWM控制芯片UC1637后,输出一定占空比的PWM信号,用来驱动IPM电路中IGBT的通断,从而实现电动舵机位置的控制。

2 舵机控制系统电路
2.1 以UC1637为核心的控制电路
    UC1637是TI公司针对直流电机控制设计的芯片,该芯片用来代替通常的驱动电路,内含三角波发生器、误差放大器、脉宽调制器、欠压保护、过流保护电路,提高了电机控制电路的集成度和系统的可靠性。舵机控制电路接收控制计算机发送的操舵信号,与舵机反馈信号比较,校正放大处理后,与一定频率幅值的三角波信号比较后的信号输入UC1637,在芯片内产生一个模拟误差电压信号,输出二路不同极性的PWM控制信号,达到控制舵机打出不同舵角的目的。UC1637控制电路如图2所示,MC2为三角波输出信号,M12为UC1637输入控制信号,A02,B02为输出控制信号,两路控制信号经过光电隔离后控制IPM模块不同的回路的通断控制舵机工作。

2.2 IPM模块驱动电路
    IPM模块驱动电路是IPM模块内部电路和控制电路间的接口。良好的外部驱动电路对以IPM模块构成的系统运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。器件本身含有驱动电路。所以只要提供满足驱动功率要求的PWM信号、驱动电路电源和防止干扰的电气隔离装置即可。IPM模块PM25RLA120的外围驱动电路如图3所示。


    M25RLA120需要4路不共地的+15 V电源,M57140是三菱公司为其IPM系列产品专门配置的电压转换模块,为IPM模块提供4路不共地的+15 V电源。UC1637输出的PWM控制信号A02,B02经高速光耦HCPL-0466送到IPM模块的输入端,6路输入信号的电路结构均相同,这里控制的舵机为有要直流电机,因此图中只画出其中的4路输入信号,高速光耦起到电气隔离IPM与外部电路的作用。

3 结语
    实际运行和调试结果表明,基于IPM模块的舵机控制电路具有集成度高、响应速度快、驱动能力强等优点,极大地提高舵机控制电路的可靠性并缩小控制系统的体积,降低产品成本,有着良好的应用前景。

关键字:IPM模块  舵机控制

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0308/article_14885.html
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