某光电装备电机驱动电路失效分析

摘要：驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。驱动电路的设计中主要考虑功能和性能等方面的因素。本文首先介绍了某平台的电机驱动电路，然后就实际工作及实验中驱动电路出现的失效信息作以分析，对问题进行总结：导致样品失效原因是由于电机产生的反电动势使功率模块内部的三极管芯片产生表面击穿，致使电源与地短路，产生大电流导致功率模块与继电器以及三极管烧毁。最后并提出了解决方案。
关键词：驱动电路；失效分析；H桥；PWM

驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。驱动电路的设计中主要考虑功能和性能等方面的因素，例如电机是单向还是双向转动、需不需要调速等等。对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可：但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。
我某平台的驱动电路为双极性驱动方式，利用H桥驱动电路和PWM控制实现对直流电动机正反两个方向的调速控制和伺服控制。由于H桥驱动电路和PWM调速的电机驱动电路存在共态导通、反向制动电流过大等一些问题，在实际工作和实验中，会遇到驱动电路失效问题。下面，就几种经常出现的失效现象对驱动电路作以失效性分析。

1 某平台的电机驱动电路
1．1 功率驱动电路部分
控制信号经过比较器产生方波，经过如图1所示电路输出(H1～H4)到功率模块。通过计算机控制继电器的吸合，为功率模块供电，功率模块输出控制信号到机构。

1．2 功率模块部分
该设备功率模块采用东芝某型号功率模块，模块内部电路构成是典型的“H桥驱动电路”。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。
如图2所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。