絕緣柵雙級型晶體管IGBT是一種由雙級型晶體管與MOSFET組和的器件，它既有MOSFET的柵極電壓控制快速開關(guān)特性，又具有雙級型晶體管大電流處理能力和低飽和壓降的特點。IPM模塊與IGBT模塊相比，具有如下特點：內(nèi)置驅(qū)動電路、過流保護、短路保護、控制電源欠壓保護、過熱保護及外部輸出的警報。本文將日本三菱公司的IPM模塊PM25RLA120和美國TI公司的電機控制芯片UC1637用于電動舵機控制。

1 設(shè)計原理
??? 舵機控制原理框圖如圖1所示。

??? 舵機是一種位置伺服的驅(qū)動器，其工作原理是：控制信號與舵機位置反饋信號比較，獲得直流偏置電壓，偏置電壓進入信號調(diào)制芯片產(chǎn)生一個比較電平，經(jīng)過PWM控制芯片UC1637后，輸出一定占空比的PWM信號，用來驅(qū)動IPM電路中IGBT的通斷，從而實現(xiàn)電動舵機位置的控制。

2 舵機控制系統(tǒng)電路
2．1 以UC1637為核心的控制電路
??? UC1637是TI公司針對直流電機控制設(shè)計的芯片，該芯片用來代替通常的驅(qū)動電路，內(nèi)含三角波發(fā)生器、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、欠壓保護、過流保護電路，提高了電機控制電路的集成度和系統(tǒng)的可靠性。舵機控制電路接收控制計算機發(fā)送的操舵信號，與舵機反饋信號比較，校正放大處理后，與一定頻率幅值的三角波信號比較后的信號輸入UC1637，在芯片內(nèi)產(chǎn)生一個模擬誤差電壓信號，輸出二路不同極性的PWM控制信號，達到控制舵機打出不同舵角的目的。UC1637控制電路如圖2所示，MC2為三角波輸出信號，M12為UC1637輸入控制信號，A02，B02為輸出控制信號，兩路控制信號經(jīng)過光電隔離后控制IPM模塊不同的回路的通斷控制舵機工作。

2．2 IPM模塊驅(qū)動電路
??? IPM模塊驅(qū)動電路是IPM模塊內(nèi)部電路和控制電路間的接口。良好的外部驅(qū)動電路對以IPM模塊構(gòu)成的系統(tǒng)運行效率、可靠性和安全性都有重要意義。器件本身含有驅(qū)動電路。所以只要提供滿足驅(qū)動功率要求的PWM信號、驅(qū)動電路電源和防止干擾的電氣隔離裝置即可。IPM模塊PM25RLA120的外圍驅(qū)動電路如圖3所示。

??? M25RLA120需要4路不共地的+15 V電源，M57140是三菱公司為其IPM系列產(chǎn)品專門配置的電壓轉(zhuǎn)換模塊，為IPM模塊提供4路不共地的+15 V電源。UC1637輸出的PWM控制信號A02，B02經(jīng)高速光耦HCPL-0466送到IPM模塊的輸入端，6路輸入信號的電路結(jié)構(gòu)均相同，這里控制的舵機為有要直流電機，因此圖中只畫出其中的4路輸入信號，高速光耦起到電氣隔離IPM與外部電路的作用。

3 結(jié)語
??? 實際運行和調(diào)試結(jié)果表明，基于IPM模塊的舵機控制電路具有集成度高、響應(yīng)速度快、驅(qū)動能力強等優(yōu)點，極大地提高舵機控制電路的可靠性并縮小控制系統(tǒng)的體積，降低產(chǎn)品成本，有著良好的應(yīng)用前景。