IR2175数据手册中文版

IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证1IR2175(S)&(PbF)线性电流感应IC数据手册NO.PD60208Rev.E特点Floating通道最大电压＋600V单片集成通过分流电阻进行线性电流反馈直接数字输出、接口简单低IQBS，允许自举电路供电独立过流保护信号高共模抗噪音输入过压保护（IGBT短路电流）漏极开路输出无铅制程描述IR2175是专为电机驱动设计的单片电流感应IC。它通过外接分流电阻测量电机相电流，把模拟信号转换为数字信号，并把该信号输送到低边。IR的高压隔离专利技术可以处理高带宽的信号。输出离散PWM而不需A/D输入接口。过流信号可以使IGBT短路保护。漏极开路输出适应3.3V到15V电压。模块图产品摘要：Voffset最大600VIqbs2mAVin最大+/-260mV温漂增益20ppm/℃fo130KHz过流信号延迟2usec过流保护电平+/-260mV封装IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证2极限额定值超过极限额定值可能发生错误或者损坏，所有的电压参数是以COM为参考的绝对数值。所有电流值定义为正值。热阻和功耗是在空气静止的环境下在电路板上测得的。符号定义最小值最大值单位VS高边偏移电压-0.3600VBS高边浮动供电电压-0.325VCC低边和逻辑电源电压-0.325VINVIN+和VS之间的最大输入电压-55VPO数字PWM输出电压COM-0.3VCC+0.3VOC过流信号输出电压COM-0.3VCC+0.3VdV/dt容许偏移电压slewrate—50V/ns8leadSOIC—.625PD功耗（TA≤+25℃）8leadPDIP—1.0W8leadSOIC—200RthJA结壳热阻8leadPDIP—125℃/WTJ节温—150TS存储温度-55150TL铅温度(焊接,10秒)—300℃注意：使用自举电路时VB和VS之间需要电容。使用时，VB和VS之间需要外部电源供电。推荐操作条件图一为输出逻辑时序。设备需工作在推荐操作条件下。符号定义最小值最大值单位VB高边浮动供电电压VS+13.0VS+20VS高边浮动偏移电压0.3600VPO数字PWM输出电压COMVCCVOC过流输出电压COMVCCVCC低边和逻辑电源电压9.520VVINVIN+和VS之间的输入电压-260+260mVTA环境温度-40125℃IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证3直流电气特性除非特殊定义，VCC=VBS=15V，TA=25℃符号定义最小典型值最大单位测试条件VIN电压输入范围VIN+-VS-260—260VOC+过流正输入电压—260—VOC-过流负输入电压—－260—VOS输入偏移电压-10010mVVIN=0V(注释1)∆VOS/∆TA输入偏移电压温漂—25—µV/℃GGain(每VIN的占空比)155160165%/V最大gain误差=5%（注释2）∆G/∆TAGain温漂—20—ppm/℃ILK偏移电源漏电流——50µAVB=VS=600VIQBS静态VBS电流—2—VS=0VIQCC静态VCC电流——0.5mALIN线性度（与理论曲线的偏差）—0.51%∆VLIN/∆TA线性度温漂—.005—%/℃20——VO=1VIOPO数字PWM输出反向电流2——VO=0.1V10——VO=1VIOCCOC输出反相电流1——mAVO=0.1V注释1：10mV对应1.5%的占空比波动注释2：Gain＝最大占空比／最大输入电压交流电气特性除非特殊定义，VCC=VBS=15V，TA=25℃符号定义最小典型值最大单位测试条件fo载波频率输出100130180kHzfigure1∆f/∆TA载波频率温漂—500—ppm/℃VIN=0&5VDmin最小占空比—9—%VIN+=-260mV,Dmax最大占空比—91—%VIN+=+260mVBWfo带宽—15—kHzVIN+=100mVpk-pksinewave,gain=-3dBPHSPhaseshiftat1kHz—-10—oVIN+=100mVpk-pksinewaveIR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证4tdocOC延迟时间12—twocOC低有效脉冲宽度—1.5—µsec图一输出波形时序提示：同时测量PWM周期和PWM有效时间可以消除输出载波频率的温漂。因为他们是同向波动的。在每一个周期计算它们的比值可以获得消除温漂的测量值。引脚定义符号描述VCC低边逻辑供电电压COM低边逻辑地VIN+正感应输入VB高边电源VS高边回路PO数字PWM输出OC过流输出(负逻辑)N.C.无连接IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证5引脚分布IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证6外形尺寸IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证7IR2175应用指南AN-10521基本功能本段说明IR2175的基本操作.该IC把高边的电机驱动电流转换到低边。模拟输入的电压信号实际上是外接感应电阻的压降。这个电阻感应电机相电流并产生一个很小的交流电压信号。最大输入信号为260mV。所以电阻应选择使电压在260mV以内的值，使过流信号电压达到260mV（如10A过流信号选择26mΩ电阻）。交流输入信号通过IC转换为PWM信号，高边载波频率为130KHz，然后降低PWM电平到低边的参考电平。PO输出是漏极开路输出，操作电压3.3V到15V。PO脚需上拉电阻接电源，该上拉电阻典型值为1～10K。有两种方式处理IR2175的输出信号：1、用滤波器滤掉载波频率输出模拟信号2、直接输出数字信号，通过软件算法计算电流第3、4段会详细说明Vb和Vs之间的高边浮动电压由自举电路产生，下一段详细说明。Vbs电压最小8V，推荐Vbs和Vcc电压都在10V以上。2自举电路Vbs电压是建立在Vs电压之上（大部分是高频方波）。有几种发法可以产生Vbs，一种是自举电路，这个方法简单廉价，但是有一些限制。占空比和开通时间限制自举电路的充电（长开通时间和高占空比需要充电泵电路，参考AN978）自举电路由二极管和电容组成，见数据手册的模块图。电路工作方式如下。当Vs被拉到地，自举电容通过自举二极管从15VVcc充电。当Vs被高边拉高时，自举二极管反偏。3从输出端获得模拟信号略4输出信号的数字接口连接到DSP或者MCU的硬件电路简单得多，大部分工作都由软件算法来完成。而且，这种方法不会带来滤波电路产生的错误信号。IR2175主要就是为这种数字应用设计的。4.1硬件接口PO为漏极开路输出，可以从DSP和MCU的3.3V或者5V电源接上拉电阻。见右图。4.2PWM信号的软件解码与DSP的典型应用见DT99-8，这是一个TITM320C240和IR2171/IR2172的硬件电路和软件解决方案5Vs引脚瞬态反向的处理注意：和门极驱动信号不同步，电流感应IC需要自己的瞬态反向保护电路。和门极驱动信号不同，电流感应IC是持续工作的，必须确保Vs引脚不产生反向。更多细节可以参考DT97-3。IR2175数据手册Ver.E与IR2175应用指南中文译本ByColaRong2005.7.28Ver.1.00沈阳金阳光电气有限公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证8注意典型连接里面有一个com到Vs的二极管和一个在Vs和半桥中点之间的电阻，这两个元件使Vs最多跌落com一个二极管压降。这个二极管必须是快速恢复的，最好是小于100ns的1A二极管，电阻范围10～20Ohms。尽管这个Vs和半桥中点之间的电阻在电流感应回路中，但是不会影响电流感应信号，因为这个电阻没有电流流过。只有在transition发生时，才有持续时间很短的电流。由于有限的slewrate，IR2175的输入端放大器会忽略这个短暂的信号。6布局建议功率器件需减少寄生效应。图九为典型的半桥电路和杂散电感。每个杂散电感的连线需尽可能宽且短。IR2175的注意事项和那些门极驱动IC一样，如图10，退耦电容需尽可能贴近IC。V-和Vs得连线也要尽可能贴近IC以消除压差。感应电阻和V+连线尽可能短以减小噪音。图11给出一个IR2175的布局实例。注意感测电阻和IC连接越短越有利于消除电流感应信号的噪音。大电流走线尽量宽以消除电感。R2和D2组成的瞬态反向保护电路贴近IC以产生最大的效果。注意退耦电容需尽可能贴近IC的引脚。7DV/DT和对占空比的作用这也被叫做CMRR（共模抑制比）。高边是浮动的但是没有开关状态（如Vs引脚电压固定），将不会产生占空比抖动。然而在使用两个IC测量三相电流中的两相这个应用中，Vs脚在地、近地、直流母线之间转换，每次转换会产生一个dV/dt，对PO脚的输出占空比会产生轻微抖动。直流母线300V时IR2175的抖动为2%，表一给出不同的母线电压下，IR2171/2和IR2175的dV/dt。这个结果是从一个IR的伺服系统测得的。电机驱动电路中，这个dV/dt会转化为转矩波动，因此需要考虑到其影响。Jitter@100V(%)Jitter@200V(%)Jitter@300V(%)IR2171/2+vedV/dt1.42.84.0IR2171/2-vedV/dt1.53.35.0IR2175+vedV/dt0.751.42.1IR2175-vedV/dt0.250.81.6表1IR217x典型CMRR