摘    要：本文主要介紹一個(gè)由RC和或門電路組成的延遲電路在一變頻控制中的應(yīng)用，解決了原有芯片死區(qū)時(shí)間不確定的問題。
關(guān)鍵詞：延遲電路；IPM；死區(qū)時(shí)間

變頻控制死區(qū)時(shí)間簡介
熟悉IPM(Inteligent Power Module)工作原理的工程師都知道，控制IPM工作的六路PWM信號，在導(dǎo)通時(shí)序上，控制同一通道的上下兩路信號不能出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的情況，如圖1所示。也就是說同一橋臂的兩個(gè)IGBT不能同時(shí)導(dǎo)通，如果同時(shí)導(dǎo)通，輕則引起IPM的工作保護(hù)，造成停機(jī)，重則將IPM模塊擊穿，造成模塊損壞。所以，在PWM信號的算法實(shí)現(xiàn)上，同一通道的上下兩臂的控制信號在導(dǎo)通時(shí)間上要有一個(gè)時(shí)間間隔，即“死區(qū)時(shí)間”。不同的模塊對死區(qū)時(shí)間的要求是不一樣的，如三菱采用分離電源供電的IPM 模塊，其死區(qū)時(shí)間通常要求在3.5ms以上，而采用單電源供電的模塊，其死區(qū)時(shí)間則可以做到2ms。通常，死區(qū)時(shí)間的數(shù)值可以在EEPROM中設(shè)置，表1即為本文所用模塊死區(qū)時(shí)間的設(shè)置表。

問題的出現(xiàn)及解決方案設(shè)想
在實(shí)際工作中會(huì)碰到這么一種情況，由于硬件掩膜的問題，造成了芯片上電后0、1狀態(tài)的不確定，除非EEPROM中設(shè)置為0，否則死區(qū)時(shí)間都是不確定的，從而使得模塊的可靠性大大降低。由于批次掩膜的數(shù)量多達(dá)數(shù)萬片，如果解決不了這個(gè)問題，則會(huì)造成很大的損失。為了有效地降低成本，必須想辦法把這批有缺陷的芯片利用起來。綜合各方面的考慮，要解決這一問題，本文提出了三種解決方案：
1. 增加一個(gè)芯片作為變頻驅(qū)動(dòng)，原芯片作為主芯片。
2. 不增加單片機(jī)，選擇一款高速IPM，然后在EEPROM中設(shè)置一種理論上合理的死區(qū)時(shí)間，如2.4ms&19.2ms，由于芯片上電后0、1狀態(tài)的不確定，所以還需要通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證：
a. 如果死區(qū)時(shí)間為2.4ms時(shí)IPM沒問題；
b. 如果死區(qū)時(shí)間為19.2ms時(shí)壓機(jī)電壓不存在問題。
則說明理論上該方案可行。
3. EEPROM中死區(qū)時(shí)間設(shè)置為0，然后增加一硬件延遲電路，對PWM控制信號的下降沿進(jìn)行延遲拖后(信號低電平有效)，上升沿不變，從而實(shí)現(xiàn)對死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)。
分析三種方案，第一種方案明顯地會(huì)增加產(chǎn)品的成本，第二種方案理論上可行，不過實(shí)驗(yàn)上比較復(fù)雜，壓頻曲線難以確定，且會(huì)使產(chǎn)品的可靠性降低。第三種方案，由于要求只對信號下降沿進(jìn)行延遲拖后，考慮到RC加一或門電路可以實(shí)現(xiàn)這一功能，如果增加這種延遲電路，成本增加不多，實(shí)驗(yàn)上比較簡單，且還能使該芯片通用化，可行性好。下面就介紹該電路的實(shí)現(xiàn)方案。

實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖2為其中一路控制信號的原理圖。MCU輸出信號(X)經(jīng)由設(shè)計(jì)的延遲電路延遲后(X)輸入到IPM模塊。由于EEPROM中的死區(qū)時(shí)間設(shè)置為0，所以，如果不加外圍電路，則PWM信號的死區(qū)時(shí)間為0.5ms，遠(yuǎn)不能滿足模塊的工作條件，要保證IPM 正常工作，必須使信號延遲大于模塊能夠工作的最小死區(qū)時(shí)間。為了保證模塊能夠安全可靠地工作，這里選擇的外圍延遲時(shí)間為10ms，故電阻參數(shù)為1KW，精度為1%,電容為103pF，誤差為10%。經(jīng)實(shí)際測試，電路實(shí)際效果如圖3(a)、圖3(b)所示。
圖3(a)為信號有延遲和無延遲的信號比較，其中3通道為有延遲的信號波形，2為無延遲的信號波形。從示波器上能夠明顯地看出3通道的信號下降沿有明顯的拖后，經(jīng)測量，這個(gè)拖后時(shí)間為10ms左右。圖3(b)為同一橋臂的兩路信號經(jīng)延遲后的波形，從波形可以看出，在2通道導(dǎo)通之前，3通道已經(jīng)關(guān)斷，而3通道則是在2通道關(guān)斷以后才導(dǎo)通，保證了兩路信號之間穩(wěn)定的死區(qū)時(shí)間。當(dāng)然，波形上顯示這個(gè)死區(qū)時(shí)間并不是嚴(yán)格的10ms，但這個(gè)誤差是在允許范圍之內(nèi)的，(下面會(huì)對此進(jìn)行分析)。采用該電路后，壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，且滿足產(chǎn)品所要求的性能。

實(shí)驗(yàn)誤差分析
考慮到延遲電路中電阻、電容的誤差，最大延遲誤差可以很容易地計(jì)算出：
上偏差：
ms
下偏差：
ms
由計(jì)算出來的結(jié)果可以看出，對于10ms的死區(qū)時(shí)間來說，該誤差是完全可以接受的。

結(jié)語
綜上所述，利用外圍所加的一個(gè)簡單的延遲電路，成功克服了芯片上的硬件缺陷，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益?！?/P>

參考文獻(xiàn)
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