Drive & Control 现代驱动与控制 MOSFET 和 IGBT 驱动器 IR2136 及其在电机控制中的应用 曾建安 曾岳南 暨绵浩 广东工业大学自动化学院（510090） MOSFET and IGBT Drivers IR2136 and Its Application ZengJianan Zeng Yuenan Ji Mianhao Automation College，GuangDong University of Technology 摘 要：介绍一种新型的M O S F E T 和I G B T 驱动器 立的高压侧和低压侧输出通道，可输出6路驱动脉 IR2136的结构和原理，并用此芯片实现了电机矢量控制系 统。试验结果显示电机控制系统具有良好的特性，证明该 芯片在实现电机控制系统中的实用性。 关键词：I R 2 1 3 6 Abstract:This paper introduces the construction and MOSFET 电机 I G B T 冲，而只需一个直流工作电源，工作频率可达几十 万赫兹。它可应用于三相变频电源、交流调速、不 间断电源（UPS）等系统中，具以下特点。 （1 ）具有高端驱动的浮地输出，可直接驱动 principal of IR1236，which is a new type MOSFET and IGBT 600v高压系统； Driver．We construct a vector control system of motor，this system has shown good performances and its experimental results verify the reliability and practicality of this method in （2）能产生10v-20v的驱动信号； （3）开通和关断时间典型值Ton/Toff为0.4m s/ 0.38m s，死区时间典型值为0.29m s ； motor drivers． K e y w o r d s : IR2136 IGBT MOSFET Motor （4）具有欠压保护和过流保护功能，产生驱动 1 引言 信号使能关闭； （5）具有欠压锁定功能并能指示欠压和过流 功率元件驱动电路的特性在P W M 伺服系统 故障状态，输入端具有噪声抑制功能； 中占有很重要的地位，在三相PWM交流伺服系统 （6 ）逻辑输入和C M O S 、L S T T L 输出兼容。 中，逆 变 桥 主 电 路 有6 个 功 率 开 关 器件（功率 M O S F E T 或I G B T ），若每个开关器件都用一单独 的驱动电路驱动，则需6个驱动电路，至少要配备4 个相互独立的直流电源为其供电，使得系统硬件 结构复杂，可靠性下降。 I R 2 1 3 6是功率M O S F E T和IGBT 专用栅极驱 动集成电路，独有的HVIC（High voltage integrated 管脚功能，管脚分配见图1，VCC输入电源，最 高接25V，可为低压侧提供电源，为高压侧提供悬 浮电源。HINl、HIN2、HIN3对应3个高压侧驱动的逻 辑信号输入端；LINl、LIN2、LIN3对应三个低压侧驱 动的逻辑信号输入端；H O 1、H O 2、H O 3对应三个高 压侧驱动信号输出端；L O 1、L O 2、L O 3对应三个低 压侧驱动信号输出端。 circuit）技术使得它可用作驱动工作在母线电压高 输入与L S T T L 及C M O S 逻辑兼容，输入带有 达600V的电路中的功率MOS器件。其内部采用自 噪声滤波器，使之有更好的噪声免疫能力。其内部 举技术，使得功率驱动元件驱动电路仅需输入一 的输入信号发生器，提供一死区时间以避免桥臂 个直流电源，使其实现对功率MOSFET和IGBT的 短路直通现象。具体输入输出关系见图2。ITR IP 最优驱动。它还具有完善的保护功能，它们的应用 ：过流关断信号输入端，该引脚有效时，关断所有 可提高系统的集成度和可靠性，并可大大缩小线 逻辑输出并使F A U L T 和R C I N 变为有效低电平。 路板的尺寸。 2 IR2136的主要功能介绍 FAULT为过流或欠压故障输出，该信号可接发光 二极管进行故障报警。R C I N 为清除F A U L T 信号 端，当此引脚电压升高到8 V 时，F A U L T 引脚恢复 IR2136是专用的三相桥驱动器，它带有3个独 高电平，故此引脚可接R C 阻容网络，设定F A U L T 《电机技术》2 0 0 5 年第 1 期 . 13 . 

现代驱动与控制 Drive & Control 关频率为20kHz。此处IR2136S中的6路驱动脉冲用 于逆变桥P W M 交 流 伺 服 系 统 中，输 入 信 号 由 TMS320LF2407的全比较单元产生，R80-R85阻值为 47W ，R 77-R 79阻值为5W ，C 2 2、C 2 3、C 2 4电容大小为 1m F。同时用DSP的PWM输入与IR2136的6路输入 端口用6N136进行隔离（图3中未表示）。其中，过流 信号的采样可由小电阻N P R 3、NPR 4、NPR 5获得。 使用中应注意以下几点：（1）IR2136的故障输 出只有一个通道，在实际应用中很难判断是过流 还是欠压故障，特别是在上电过程中，必须控制电 源从0上升至某值。在此过程中，IR2136的故障输 出端因内部欠压而动作，将此信号作为过流信号 去触发前级电路时，如果前级保护电路具有自锁 功能，可能使电路无法起动。 （2）IR2136的电流检测输入端直接与主电路 连接，很容易引入干扰而使系统停机或出现异常， 因此，电流检测电阻应用无感电阻。 （3）如果IR2136采用不隔离的驱动方式，若主电 路功率器件损坏，高压将直接串入IR2136，引起其永 久性损坏，严重时还会将IR2136前级电路击穿。 （4）当IR2136的输入信号来自微处理器时，必 须采取隔离措施。由于IR2136具有高侧驱动功能， 因此可使用普通光电耦合器，以降低成本。 4 结论 I R 2 1 3 6是功率M O S F E T和IGBT 的专用驱动 电路，用其作为P W M 交直流伺服系统的驱动电 图 1 引脚分配图 图 2 输入输出时序图 维持有效的时间。Vbl、Vb2、Vb3为高压侧基级浮动 电压输出端。Vsl、Vs2、Vs3为高压侧浮动射极输出 端。C O M 为低压侧开关元件射极输出端。 3 IR2136在一个交流电机控制系统中的 应用(见图3) 本系统所用的IGBT是1MBH30D-060，采用开 路，可使驱动效果最佳，其完善的保护功能和高集 . 14 . 2 0 0 5 年第 1 期《电机技术》 图 3 IR2136 应用原理图 

Theory and design 理论与设计 高电压低电流节能潜油电机的设计 李 哲 中原油田分公司采油工程技术研究院（457001） Design on High-voltage Low-current E.S.P Motor Li Zhe 摘 要：潜油电机为潜油电泵机组的动力部分，它的 低电缆、变压器等部分的能耗。 节能降耗对整个电泵井的节能降耗起着决定性作用。在hx 全面介绍高电压低电流节能潜油电机开发研究的设计原 2 设计原理 理及节能降耗的效果对比。该电机在现场应用良好，效益 显著。 关键词：潜油泵 高压 电流 设计 Abstract:Acted as the power section of an oil-submers- ible pump，the oil-submersible motor takes an important role in the energy-saving field of the whole oil well．The article introduces the designing principle of the high-voltage low- current and energy-saving oil-submersible motor and states the comparision result on energy saving with original design．The 根据电机基本电磁关系，电机的计算功率P' 和电枢电势E，电流I的乘积成正比。 在频率、转速和级数一定时，E和电枢的串联 匝数N及磁通F成正比，即 E∝NF 以F =BAFe代入上式，得 E ∝N B A F e operation at site proves its remarkable energy-saving features． 式中：B─磁路中铁心内的磁密 Keywords:Oil-submersible Motor High voltage Elec- AFe─磁路中铁的截面 tric Current Design 1 引言 使用潜油泵采油是油气生产的一个重要手 段，在采油中占有举足轻重的地位，是目前油田采 油的重要设备。而潜油电机是潜油泵采油装置中 保障机组正常运转的关键。其性能直接影响电泵 机组乃至电泵井的质量和寿命，同时影响到原油 产量及各项采油成本。目前，随着油田系统采油成 本的降低，潜油电机运转寿命能否延长是很重要 的。要想延长潜油电机的运转寿命，在其它条件不 变的情况下，只有通过降低潜油电机的电流，来降 低潜油电机自身温度的上升，并提高功率因数，降 由于电机尺寸已经确定，则AFe不变，而B∝Bd ，则 E ∝N 同时E与定子相电压U NF 的关系式为 E = KEUNF 式中：KE─满载电势系数，其值在0.85～0.95范围 内变化不大。 因此U N F ∝N 该式说明当定子电压提高时，为了产生一定 的感应电势，绕组匝数必须相应增加。定子槽满率 的计算式为 Sf = 式中：Ad─绕组导线截面积 ※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※◎※ 成度，使整个系统的性能价格比大大提高。 参 考 文 献 1 赵良炳编．现代电力电子技术．清华大学出版社． 2 Power Semicorductor Devices Application Handbook． 3 王成元等编著．矢量控制交流伺服驱动电动机[专著]．机械工业出 版社． 作者简介：曾建安，男，1975年生，广东工业大学 2002级研究生，主要研究方向是电力电子技术与 电力传动，研究生期间主要从事交流电机变频调 速研究以及在DSP嵌入式平台上开发交流伺服电 机控制系统，并已发表论文3篇。1998~2002年在核 工业第六研究所数控部从事数控伺服系统的研发 （收稿日期：2004-08-06） 工作。 《电机技术》2 0 0 5 年第 1 期 . 15 .