ir4427驅動電路

1. 單片機驅動繼電器直接用三極體還是先加光耦再接

如果你用單片機的5V電源驅動5V繼電器沒有必要加光耦；

假如用12V或24V繼電器，而12V或24V只供繼電器用也沒有必要加光耦；

如果繼電器線圈用電還要供其它元件用（光電開關、接近開關、限位開關等引線較長）就有必要加光耦；

輸出電流不夠時，小功率電路用三極體就夠了，用光耦隔離後接繼電器輸出是控制高壓大型電路的方法，可靠性當然更高。

感性器件在線圈斷電的時候會產生很高的反電動勢，這個電動勢會反作用到單片機的埠上，導致單片機埠損壞或是單片機死機。為了防止這種現象，在繼電器的線圈處要加續流二極體，在單片機埠處也要加光電隔離，這是非常常用的設計方法。

(1)ir4427驅動電路擴展閱讀：

普通繼電器相當於一個單刀雙擲開關，控制外部電路的有三個管腳，不通控制電流時（默認狀態）中間管腳接通一個左邊管腳，通入控制電流時中間管腳接通右邊管腳，繼電器的吸合是要電流作用於電磁鐵，由於這個電流不小。

所以單靠單片機I/O口是不足以使繼電器吸合的，應該加一個驅動（起功率放大作用，給繼電器提供足夠的電流），再單片機用I/0口來控制驅動，再由驅動電路（驅動晶元如UM2003)輸出足夠的電流使繼電器吸合，就是這樣。

2. 【大功率開關電源】大功率開關電源電路圖大功率可調開關電源設計方案

【大功率開關電源】大功率開關電源電路圖 大功率可調開關電源設計方案

一種大功率可調開關電源的設計方案

1、引言

開關電源作為線性穩壓電源的一種替代物出現，其應用與實現日益成熟。而集成化技術使電子設備向小型化、智能化方向發展，新型電子設備要求開關電源有更小的體積和更低的雜訊干擾，以便實現集成一體化。對中小功率開關電源來說是實現單片集成化，但在大功率應用領域高宏，因其功率損耗過大，很難做成單片集成，不得不根據其拓撲結構在保證電源各項參數的同時盡量縮小系統體積。

2、典型開關電源設計

開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM，Pulse Width Molation）控制IC（Integrated Circuit）和功率器件（功率MOSFET或IGBT）構成，且符合三個條件：開關（器件工作在開關非線性狀態）、高頻（器件工作在高頻非接近上頻的低頻）和直流（電源輸出是直流而不是交流）。

2.1控制IC

以MC33060為例介紹控制IC。

MC33060是由安森美（ON Semi）半導體公司生產的一種性能優良的電壓驅動型脈寬調制器件，採用固定頻率的單端輸出，能工作在-40℃至85℃。其讓薯內部結構如圖1所示[1]，主要特徵如下：

1）集成了全部的脈寬調制電路；

2）內置線性鋸齒波振盪器，外置元件僅一個電阻一個電容；

3）內置誤差放大器；

4）內置5V參考電壓，1.5%的精度；

5）可調整死區控制；

6）內置晶體管提供200mA的驅動能力；

7）欠壓鎖定保護；

圖1 MC33060內部結構圖

其工作原理簡述：MC33060是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路，內置線性鋸齒波振盪器，振盪頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節，其振盪頻率如（2-1）式：

輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現。功率管Q1的輸出受控於或非門，即只有在鋸齒波電壓大於控制信號期間輸出才有效。

當控制信號增大時，輸出脈沖的寬度將減小，具體時序參見如下圖2

圖2 MC33060時序圖

控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區時間約等於鋸齒波周期的4%，即輸出驅動的最大占空比為96%.當把死區時間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在0-3.3V）即能在輸出脈沖上產生附加的死區時間。脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節輸出脈寬提供了一個手段：當反饋電壓從0.5V變化到3.5V時，輸出的脈沖寬度從被死區確定的最大導通百分比時間下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3V到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，這可從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處於高電平，它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行」或」運算，正是這種電路結構，放大器只需最小的輸出即可支配控制迴路。

2.2 DC/DC電源拓撲戚滑冊

DC/DC電源拓撲一般分為三類：降壓、升壓和升降壓。此處以降壓拓撲介紹，簡化效果圖如下圖3所示。輸出與輸入同極性，輸入電流脈動大，輸出電流脈動小，結構簡單。

圖3 Bulk降壓斬波電路

在開關管導通時間ton，輸入電源給負載和電感供電；開關管斷開期間toff，電感中存儲的能量通過二極體組成續流迴路，保證輸出的連續。負載電壓滿足如下關系式（2-2）：

2.3典型電路與參數設計

典型電路如下圖4所示。

圖4 MC33060的降壓斬波電路

MC33060作為主控晶元控制開關管的導通與截止，由其內部結構功能可知，在MC33060內部有一個+5V參考電壓，通常用作兩路比較器的反相參考電壓，設計中1腳和2腳的比較器用來作為輸出電壓反饋，13腳和14腳的比較器用來檢測開關管的電流是否過流。電路中2腳通過一個反相電路接參考電壓，降壓輸出反饋經一同相電路接MC33060的1腳。當電路處於工作狀態時，1腳和2腳電壓就會相互比較，根據兩者的差值來調整輸出波形脈寬，達到控制和穩定輸出的目的。

電路中過流保護採用0.1歐姆額定功率為1W的功率電阻作為采樣電阻，在電流過流點，采樣電阻上的電壓為0.1V.14腳用作采樣點，因此13腳的參考電壓由Vref分壓設定為0.15V，相比0.1V留有一定餘地。當采樣電壓高於設定值時，MC33060將自動保護，關閉PWM輸出。保護點還和3腳的控制信號有關，根據對該腳的功能分析，選擇積分反饋電路，使得降壓電路在空載或滿載時，Comp腳的電壓始終在正常范圍（0.5V-3.5V）之內。

輸出PWM波形的頻率由管腳5的電容和管腳6的電阻值來確定，降壓電路採用25KHz的波形頻率，選擇CT值為1nF電容，RT為47K的普通電阻達到設計要求。

3、本系統設計

本設計採用的是DC（Direct Current）/DC轉換電路中的降壓型拓撲結構。輸入為220VAC和0-10V可調直流電壓，輸出為0-180V可調，最大輸出電流能達8A，系統組成框圖如下圖5所示。在大功率開關電源設計中，為防止在啟動時的高浪涌電流沖擊，常採用軟啟動電路，本設計不重點介紹。

圖5 系統組成框圖

3.1整流濾波電路

採用全橋整流電路，如下圖6所示。輸出電流要求最大達到8A，考慮功率損耗和一定的餘量，選擇10A的方橋KBPC3510和10A的保險管。整流後的電壓達310V，採用兩個250V/100uF電容作濾波處理。圖中開關S1和電阻R1並聯為」軟啟動」部分，此處未作詳細講解，詳細軟啟動設計見各種開關電源軟啟動設計。

圖6 整流電路。

3.2控制IC與輸入電路

MC33060控制電路和輸入調節電路分別如下圖7和圖8所示，選MC33060為控制IC，其外圍器件選擇此處不再贅述，參考典型電路設計中參數選擇部分。其中比較器1作電壓采樣，比較器2作電流采樣。輸入可調電壓經分壓跟隨後送入比較器的負向端作為參考電壓控制電源輸出大小。

圖7 MC33060控制電路

圖8 輸入調節電路

3.3反相延時驅動電路

反相延時驅動電路如下圖8所示。電路中驅動晶元採用了美國International Rectifier（IR）公司的IR2110.它不僅包括基本的開關單元和驅動電路，還具有與外電路結合的保護控制功能。其懸浮溝道的設計使其可以驅動工作在母線電壓不高於600V的開關管，其內部具有欠壓保護功能，與外電路結合，可以方便地設計出過電流，過電壓保護，因此不需要額外的過壓、欠壓、過流等保護電路，簡化了電路的設計。

圖8 反相延時驅動電路

該晶元為而輸出高壓柵極驅動器，14腳雙列直插，驅動信號延時為ns級，開關頻率可從幾十赫茲到幾百千赫茲。IR2110具有二路輸入信號和二路輸出信號，其中二路輸出信號中的一路具有電平轉換功能，可直接驅動高壓側的功率器件。該驅動器可與主電路共地運行，且只需一路控制電源，克服了常規驅動器需要多路隔離電源的缺點，大大簡化了硬體設計。IR2110就簡易真值圖如下圖9所示。

圖9 IR2110簡易真值圖。

IR2110有2個輸出驅動器，其信號取自輸入信號發生器，發生器提供2個輸出，低側的驅動信號直接取自信號發生器LO，而高側驅動信號HO則必須通過電平轉換方能用於高側輸出驅動器。本系統中驅動雙管需一片IR2110即可。

因驅動雙管，且雙管不能同時導通，控制IC輸出只有一路信號，則在控制IC輸出和驅動之間需加入反相延時電路，將控制IC輸出的一路PWM經同相和反相比較器後，經電阻R29和R30的上拉分別對電容C12、C13充電產生延時，使得兩路PWM具有對稱互補性且具有一定的死區間隔，保證主迴路中兩開關管不會同時導通。在電路中HIN和LIN標號端得到的波形圖如下圖10所示。

圖10 反相後驅動波形

3.4主迴路與輸出采樣

主迴路如圖11所示，採用半橋開關電路。

圖11 主迴路

根據整流後的電壓和輸入電流參數，選擇IRF840為高頻開關管，其最大耐壓VDS為500V，最大能承受的導通電流ID為8A，滿足設計要求。工作在高頻工作狀態的續流二極體一般選用快恢復的二極體，此處選擇HFA25TB60，能承受600V的反向壓降，最大導通電流為25A，且恢復時間僅為35ns，輸出部分通過兩個電阻分壓至電壓采樣電路，如下圖12所示。

圖12 電壓采樣電路

3.5過流保護電路

過流保護電路如下圖13所示。

圖13 過流檢測電路。

在主迴路的上端串聯一個0.33歐姆10W的功率電阻作為采樣電阻，當電流過大時，光耦中光敏三極體導通，檢測電路輸出高電平到IR2110的SD端，由於SD是低電平有效、高電平關斷點，因此電流過大時能很好地保護電路。且如前所述，IR2110自身帶有各種保護電路，故外圍的電流電壓保護電路可以大大簡化。

4、總結

本設計給出了在非隔離拓撲下一種設計大功率開關電源的方法，電路結構簡單。在主迴路中採用半橋電路替代傳統的單管開關電路，在上管關閉時，下管的開通能更好地保證輸出續流的穩定性，且保證功率的輸出。文中並未給出電感量的計算方法，因不是討論重點，可根據電路中輸出電流、電壓和開關管的RDS（MOSFET管漏極和源極導通電阻）等參數來計算，實際中應留有一定的餘量值。系統運行基本穩定，可考慮應用於工業電源設計中。

3. 開關電源的驅動電路該怎麼選擇或設計

一、降壓式DC-DC開關電源

降壓式DC-DC開關電源通常使用MOSFET管作為開關元件來實現升壓、降壓或反相等功能。其驅動電路的主要目的是為了控制MOSFET的開關狀態，從而保證慶梁DC-DC開關電源的輸出電壓穩定，效率高。

下面是一些選擇或設計降壓式DC-DC開關電源驅動電路的建議：

• MOSFET管的選擇

選擇合適的MOSFET管對於驅動電路的設計至關重要。應選擇具有低導通電阻、低反向恢復電荷和高開關速度的MOSFET管。此外，還應選擇合適的電壓和電流容量，以適應實際應用的需求。

• 驅動電路IC的選擇

驅動電路IC負責控制MOSFET管的開關狀態。選擇合適的驅動電路IC可以提高系統的穩定性和效率。常見的驅動電路IC包括IR2110、TC4420、MIC5019等。

• 驅動電路電源的設計

驅動電路需要一個穩定的電源來提供能量。應選擇低雜訊的電源，以避免雜訊影響電路的性能。一種常見的解決方案是使用電感器和電容器來濾波，以獲得穩定的直流電源。

• 驅動信號的設計

驅動電路需要一個合適的控制信號來控制MOSFET管的開關狀態。通常使用PWM信號來控制MOSFET管的開關頻率和占空比。應選擇合適的PWM控制器，以滿足實際應用的要求。

• 保護電路的設計

保護電路可以保護DC-DC開關電源免受過壓、欠壓、過流和過溫等故障的影響。應考慮設計過壓保護、欠壓保護、過流保護和過溫保護等保護電路。

總之，設計或選擇降壓式DC-DC開關電源驅動電路需要考慮多個因裂歷素，包括MOSFET管、驅動電路IC、驅動電路電源、驅動信號和保護電路等。正確選擇或設計驅動電路可以提高系統的穩定性和效率，從而實現DC-DC開關電源的優化控制。

二、舉例說明

以下是一個簡單的降壓式DC-DC開關電源的驅動電路：

該驅動電路採用IR2110驅動晶元來控制MOSFET管的開關狀態，實現電源輸出電壓的穩定調節。該電路的基本原理是，在輸入電源的直流電壓作為主電源的基礎上，通過MOSFET管和電感器等元件，將電源的輸出電壓轉換為需要的降壓電壓。

具體來說，IR2110驅動晶元採用了雙路驅動輸出，其中一路用於控制MOSFET管的導通，另一路用於控制MOSFET管的關斷。驅動晶元的輸入端接受PWM信號，並通過內部電路將信號轉換為MOSFET管的驅動信號。此外，該電路還採用了電感器和電容器等元件來濾波，以獲得穩定的輸出電壓。

總之，降壓式DC-DC開關電源的驅動電路是一個復雜的系統，需要仔細設計和精心調整。上述例子僅僅是一個簡單的示例，實際應用中的驅動電路需要根據具體的應用場景進行選擇或設計。

三、電路設計思路

向您描述該電路圖的基本組成部分，以幫助您更好地理解。

降壓式DC-DC開關電源的驅動電路通常由以下幾部分組成：

• 電源輸入部分：包括直流電源輸入和濾波器，用於提供驅動電路所需的穩定直流電源。濾波器一般由電感和電容構成，用於平滑電源輸入電壓的波動。

• 驅動晶元：負責產生PWM信號並控制MOSFET管的開關狀態。常用的驅動晶元有IR2110、LM5113等。

• MOSFET管：是實現開關電路的核心元件，通過PWM信號控制其開關狀態，從而調節輸出電壓。

• 輸出濾波器：由電感和電容器構成，用於平滑輸出電壓的波動。

• 負載：即需要穩定輸出電壓的設備或電路。

以上就是降壓式DC-DC開關電源的驅動電路的基本組成部分。在實際設計中，還需要考慮到各種參數的選擇和調節，以保證電源的穩定輸出。

四、基於Lua語言的降壓式DC-DC開關電源驅動電路的實現思路

假設我們需要實現一個基於Lua語言的降壓式DC-DC開關電源，可以按照以下步驟進行：

• 1、定義驅動晶元的引腳及控制參數。例如，我們可以使用GPIO口控制驅動晶元的開關狀態，並定義PWM頻率和占空比等參數。

• 2、初始化GPIO口和PWM模塊。在Lua中譽源運，可以使用類似於以下代碼的方式來初始化GPIO口和PWM模塊：

gpio.mode(pin, gpio.OUTPUT)

pwm.setup(channel, frequency, ty)

pwm.start(channel)

其中，pin是GPIO口的編號，channel是PWM模塊的通道號，frequency是PWM信號的頻率，ty是占空比。需要根據具體情況進行參數配置。

• 3、定義MOSFET管的開關狀態。在Lua中，可以使用以下代碼來實現：

gpio.write(pin, gpio.HIGH)

tmr.delay(time)

gpio.write(pin, gpio.LOW)

其中，pin是MOSFET管的控制引腳，time是開關時間。需要根據具體情況進行參數配置。

• 4、定義輸出濾波器的電路參數。例如，我們可以使用以下代碼來實現電感器和電容器的濾波：

local inctor = 10 -- 電感器值，單位為μH

local capacitor = 100 -- 電容器值，單位為μF

local output_voltage = 0 -- 輸出電壓，初始值為0

function filter(output)

output_voltage = (output_voltage + output) / 2

local current = (output_voltage / inctor) * (1 / frequency)

local voltage = current * resistance

local delta_v = (voltage - output_voltage) / capacitor

output_voltage = output_voltage + delta_v

return output_voltage

end

其中，inctor和capacitor分別是電感器和電容器的參數值，output_voltage是輸出電壓的初始值，frequency是PWM信號的頻率，resistance是輸出負載的電阻。在filter函數中，首先通過計算得到電感器的電流和電容器的電壓，然後通過差分方程來計算輸出電壓的變化。

需要注意的是，上述代碼只是一個簡單的示例，實際應用中需要根據具體情況進行參數調整和錯誤處理，以確保電源的正常工作。同時，由於Lua語言的局限性，建議使用更加專業的開發語言和工具進行實現。

五、基於Lua語言的LM2675-5.0晶元驅動的降壓式DC-DC開關電源的示例：

-- LM2675-5.0電源晶元引腳定義

local EN_PIN = 1 -- 使能引腳

local FB_PIN = 2 -- 反饋引腳

local SW_PIN = 3 -- 開關引腳

-- PWM模塊配置參數

local PWM_CHANNEL = 1 -- PWM通道

local PWM_FREQUENCY = 10000 -- PWM頻率，10kHz

local PWM_DUTY = 512 -- PWM占空比，50%

-- 輸出濾波器參數

local OUTPUT_INDUCTOR = 100 -- 輸出電感器值，100μH

local OUTPUT_CAPACITOR = 10 -- 輸出電容器值，10μF

local OUTPUT_RESISTANCE = 10 -- 輸出負載電阻，10Ω

local OUTPUT_VOLTAGE = 0 -- 輸出電壓，初始值為0

-- GPIO口和PWM模塊初始化

gpio.mode(EN_PIN, gpio.OUTPUT)

gpio.mode(FB_PIN, gpio.INPUT)

gpio.mode(SW_PIN, gpio.OUTPUT)

pwm.setup(PWM_CHANNEL, PWM_FREQUENCY, PWM_DUTY)

pwm.start(PWM_CHANNEL)

-- 電源晶元使能

gpio.write(EN_PIN, gpio.HIGH)

-- 輸出濾波器函數

function output_filter(output)

OUTPUT_VOLTAGE = (OUTPUT_VOLTAGE + output) / 2

local current = (OUTPUT_VOLTAGE / OUTPUT_INDUCTOR) * (1 / PWM_FREQUENCY)

local voltage = current * OUTPUT_RESISTANCE

local delta_v = (voltage - OUTPUT_VOLTAGE) / OUTPUT_CAPACITOR

OUTPUT_VOLTAGE = OUTPUT_VOLTAGE + delta_v

return OUTPUT_VOLTAGE

end

-- DC-DC開關電源控制函數

function dc_dc_power()

local output = 0

local reference = 5.0 -- 目標輸出電壓，5V

local k_p = 0.5 -- 比例系數

local error = 0

local output_voltage = 0

while true do

error = reference - output_voltage

output = k_p * error

pwm.setty(PWM_CHANNEL, output)

tmr.delay(1000)

output_voltage = output_filter(gpio.read(FB_PIN) * reference)

end

end

-- 啟動DC-DC開關電源控制函數

dc_dc_power()

代碼示例

該示例中使用了LM2675-5.0晶元作為降壓式DC-DC開關電源的控制器，通過控制SW_PIN引腳的開關狀態實現電壓轉換。同時，通過對PWM模塊的控制實現對輸出電壓和占空比的調節，從而實現對輸出電壓和輸出功率的控制。最後，通過輸出濾波器對輸出電壓進行濾波，以確保輸出電壓的穩定性。

需要注意的是，該示例僅供參考。

4. 步進電機細分驅動電路

步進電機細分驅動電路

為了對步進電機的相電流進行控制,從而達到細分步進電機步距角的目的,人們曾設計了很多種步進電機的細分驅動電路。隨著微型計算機的發展,特別是單片計算機的出現,為步進電機的細分驅動帶來了便利。目前,步進電機細分驅動電路大多數都採用單片微機控制,它們的構成框圖如圖4 所示。

單片機根據要求的步距角計算出各相繞組中通過的電流值,並輸出到數模轉換器(DPA) 中,由DPA 把數字量轉換為相應的模擬電壓,經過環形分配器加到各相的功放電路上,控制功放電路給各相繞組通以相應的電流,來實現步進電機的細分。單片機控制的步進電機細分驅動電路根據末級功放管的工作狀態可分為放大型和開關型兩種放大型步進電機細分驅動電路中末級功放管的輸出電流直接受單片機輸出的控制電壓控制,電路較簡單,電流的控制精度也較高,但是由於末級功放管工作在放大狀態,使功放管上的功耗較大,發熱嚴重,容易引起晶體管的溫漂,影響驅動電路的性能。

甚至還可能由於晶體管的熱擊穿,使電路不能正常工作。因此該驅動電路一般應用於驅動電流較小、控制精度較高、散熱情況較好的場合。開關型步進電機細分驅動電路中的末級功放管工作在開關狀態,從而使得晶體管上的功耗大大降低,克服了放大型細分電路中晶體管發熱嚴重的問題。但電路較復雜,輸出的電流有一定的波紋。因此該驅動電路一般用於輸出力矩較大的步進電機的驅動。

隨著大輸出力矩步進電機的發展,開關型細分驅動電路近年來得到長足的發展。目前,最常用的開關型步進電機細分驅動電路有斬波式和脈寬調制(PWM) 式兩種。斬波式細分驅動電路的基本工作原理是對電機繞組中的電流進行檢測,和DPA 輸出的控制電壓進行比較,若檢測出的電流值大於控制電壓,電路將使功放管截止,反之,使功放管導通。這樣,DPA輸出不同的控制電壓,繞組中將流過不同的電流值。脈寬調制式細分驅動電路是把DPA 輸出的控制電壓加在脈寬調制電路的輸入端,脈寬調制電路將輸入的控制電壓轉換成相應脈沖寬度的矩形波,通過對功放管通斷時間的控制,改變輸出到電機繞組上的平均電流。

由於電機繞組是一個感性負載,對電流有一定的波波作用,而且脈寬調制電路的調制頻率較高,一般大於20 kHz ,因此,雖然是斷續通電,但電機繞組中的電流還是較平穩的。和斬波式細分動電路相比,脈寬調制式細分驅動電路的控制精度高,工作頻率穩定,但線路較復雜。因此,脈寬調制式細分驅動電路多用於綜合驅動性能要求較高的場合。