DCモータのIR2110駆動制御設計とDSP実装
パワーエレクトロニクス技術と新しい永久磁石材料の開発により、DCモーターは、ほとんどの可変速モーションコントロールおよびクローズドループサーボコントロールシステム（ロボット、精密工作機械、自動車エレクトロニクスなど）における優れた線形性と優れた制御性能によって特徴付けられます。家電）。 電気器具および産業プロセスの分野で広く利用された。
現在、DCモータ制御デジタル化が主流の傾向となっており、高性能モータ制御アルゴリズムは主にメイン制御チップによって実現されています。 高速多機能デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）の出現により、より複雑なモータが製造されている。 管理戦略が実施されている。 本稿では、TMS320F28335が主制御チップ、IRF530が駆動チップ、IR2110が駆動制御チップです。 Hブリッジ駆動制御設計はDCモータに適用されます。 この制御は良い結果を達成し、そして高い利用価値を有する。
1、DCモーター駆動原理
2、ハードウェア回路設計
ハードウェア回路設計の全体的な考え方は次のとおりです。図1のスイッチK1、K4およびK2、K3を制御するためにPWM波を使用してモータの正逆を制御し、PWM波のデューティサイクルを変更してモータを作る違う電圧になる。 それによってモータの速度を制御する。
2.1、スイッチング部品の選択
スイッチング素子はバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタから選択することができる。 パワーＦＥＴは電圧制御部品であるため、大きな入力インピーダンス、速いスイッチング速度、二次降伏がないなどの特徴を有し、高速スイッチング動作の要求を満たすことができる。 この設計では、4つのスイッチすべてがIRのNチャネルエンハンスメント型パワーMOSFETチューブIRF530を使用しています。これは14Aのドレイン電流を持ち、49Aの単一パルス電流に耐えることができます。 最大電圧は100Vで、そのオン抵抗は0.16Ω以下です。 ドライブの要件を満たします。
2.2、MOSFETゲートドライブデバイスの選択
IRはさまざまなブリッジドライバIC、通常はIR2110を提供しています。 このチップは、デュアルチャネル、ゲート駆動、高電圧、高速パワーデバイス用のモノリシック統合ドライバモジュールです。 チップ内の高度に統合されたレベルシフト技術は、ロジック回路用のパワーデバイスの制御要件を大幅に簡素化します。 駆動回路の信頼性を向上させます。 特に、上部チューブは外付けのブートストラップコンデンサから電力を供給されるため、他のICドライバに比べて駆動電源の数が大幅に削減されます。 この設計はドライバチップとしてIRのIR2110を使用しています。
2.3、スイッチング周波数の選択
PWM波の周波数は、モータが最大トルクを出力できるかどうか、およびトルクの滑らかさに影響します。 最大トルクが主に考慮されます。 最大出力トルクを得るためには、回転子極の方向を知ること、すなわち回転子の位置を決定することが必要であり、これはこの設計の小型ＤＣモータでは無視することができる。 モータからの比較的大きなノイズを避けるために、PWM波周波数は可能な限り音波の範囲外にあるべきです。 一方、モータ巻線の誘導性により、周波数が高いほど誘導リアクタンスが大きくなり、周波数が高いほどモータのトルクが発生します。 小さくなる[9]。 分析と比較の後、この論文で決定された最終的なモータ周波数は250Hzです。 特定の低周波ノイズがありますが、出力トルク効果は非常に優れています。
2.4、コントローラーの選択
現在、特別なＰＷＭ波発生チップまたはマイクロコントローラ（シングルチップマイクロコンピュータ、ＡＲＭ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡなど）によって発生させることができるＰＷＭ波を発生させるための多くの方法がある。 このホワイトペーパーでは、マイクロコントローラはTIのTMS320F28335タイプのDSPを使用しています。これは、制御システム全体の中核部分です。 その性能はハードウェアシステム全体の安定性をある程度決定します。 TMS320F28335は、動作周波数150MHz、12個のPWM出力を備えた32ビット浮動小数点DSPです。 そのうちの6つはモータ制御に理想的な高精度PWMチャネルです。
2.5、駆動制御回路の全体設計
上記の重要な構成要素の選択に従って、図１に示す駆動制御ハードウェアの回路図は、次のようになる。 3がデザインされています。
PWM波はDSPのPWMによって生成され、180オームの抵抗R5を介してフォトカプラTLP521に送られます。 この設計のPWM周波数は高くないため、一般的なフォトカプラTLP521が要件を満たしています。
3、回路テスト
全体的な試験結果は、DCモータが円滑に作動し、制御が正確であり、設計要求を満たすことを示した。
本論文では、Hブリッジ駆動制御の全プロセス設計をDCモータに適用した。 スイッチング部品としてパワーMOSFETチップIRF530が使用されています。 IR2110はMOSFETのゲート駆動制御として使用されます。 PWM信号はDSPによって生成され、フォトカプラとロジック制御を介してIR2110に送信されます。 上アーム駆動電圧のフローティング制御に成功し、発進 - 停止および正逆制御が便利にでき、モータが円滑かつ良好に動作し、設計目的が達成される。 本稿で紹介した駆動制御回路は他の同様のアプリケーションにも適しており、大きな実用的な参考値を持っています。
