Cir consumer ir driver что это за драйвер
2) транзистор в составе системы должен иметь возможность прямого управления от логической низковольтной части системы, обычно измеряемого относительно общей шины. Таким образом, напряжение низковольтной части должно иметь смещение относительно источника питания высоковольтной части системы, которое, в свою очередь, часто является двуполярным;
3) мощность, потребляемая схемой управления затвором, не должна существенно влиять на общую производительность системы коммутации.
Основной задачей драйвера для обеспечения указанных выше требований является преобразование уровней напряжения и согласование низковольтной части системы управления, имеющей, как правило, однополярное питание, и высоковольтной части, к которой часто приложено двуполярное напряжение с высоким потенциалом.
Второй задачей, решаемой с помощью специализированных драйверов, является обеспечение высоких значений токов затвора, переключающих силовые транзисторы. Дело в том, что высоковольтные силовые ключи, как правило, имеют значительные паразитные емкости, способные накапливать большие заряды в области затвора. Для полноценного переключения таких транзисторов этот заряд необходимо рассосать или накачать, что и обеспечивается с помощью больших выходных токов драйвера.
Кроме того, драйверы силовых ключей, в отличие от простых преобразователей уровня, снабжены множественными механизмами защиты как самого драйвера, так и управляемых ключей, что позволяет выполнять формирование выходных управляющих сигналов согласно определенным алгоритмам, чтобы предотвратить выход системы из строя в аварийной ситуации.
Интегральные драйверы, производимые компанией International Rectifier, предоставляют широкий набор функций, необходимых для управления силовыми MOSFET- или IGBT-ключами.
Типы драйверов компании IR
В зависимости от функциональной насыщенности и выполняемых функций, изделия компании International Rectifier можно разделить на несколько типов:
- драйверы нижнего и драйверы верхнего ключа;
- драйверы, совмещающие управление верхним и нижним ключом;
- полумостовые драйверы;
- трехфазные драйверы.
Познакомимся подробнее с типами драйверов и особенностями их применения.
В зависимости от базового включения силового транзистора в систему, он является верхним или нижним ключом. На рисунке 1 представлена схема, в которой силовой транзистор является верхним ключом. Если нагрузка включена между плюсом силовой шины и стоком силового транзистора, подключенного истоком к общей шине, то в такой схеме транзистор будет являться силовым нижним ключом.
Рис. 1. Пример схемы включения силового транзистора в качестве верхнего ключа
Компания International Rectifier выпускает такие драйверы в одноканальном и двуканальном исполнении, с различными значениями выходных токов (до 4 А) и вариантами конфигураций инвертированных входов. Перечень доступных микросхем представлен в таблице 1.
Таблица 1. Микросхемы драйверов верхнего/нижнего ключей
Следует отметить, что любой драйвер верхнего ключа может быть использован в качестве драйвера нижнего ключа, если применение доступных драйверов нижнего ключа не может обеспечить требуемых рабочих характеристик системы.
Драйверы полумостов
Механизм встроенного временного промежутка Dead-Time обеспечивает гарантированное закрытие одного силового ключа до момента начала открытия ключа в противоположном плече. Гарантией надежного закрытия противоположного транзистора является встроенная схема, контролирующая состояние ключей, и наличие схемы задержки, формирующей промежуток времени, в течение которого закрыты оба транзистора в плечах полумоста.
Большинство драйверов обоих типов имеет структуру, представленную на рисунке 2 на примере структурной схемы драйвера IRS2110.
Рис. 2. Внутренняя структурная схема драйвера IRS2110
Рис. 3. Типовые схемы включения полумостовых драйверов: без Dead-Time (а) и с Dead-Time (б)
Номенклатура полумостовых драйверов в портфеле IR очень широка. В следующих сводных таблицах 2 и 3 приводится информация о микросхемах, представляющих наибольший интерес для пользователя.
Таблица 2. Полумостовые драйверы без встроенной функции Dead-Time
Таблица 3. Полноценные полумостовые драйверы (с Dead-Time)
Трехфазные драйверы
Для управления электродвигателями часто применяются трехфазные системы электропривода. Естественно, такую систему управления силовыми транзисторами можно реализовать с помощью трех полумостовых драйверов. Но, при всей своей очевидности, данное решение получается довольно габаритным, различие значений некоторых параметров драйверов разных фаз может приводить к «перекосам» системы, снижению эффективности управления и понижению общего КПД системы.
Поэтому компания IR предлагает готовые решения данной задачи, реализованные в виде трехфазных драйверов. Наиболее интересным примером такого драйвера является микросхема IRS26302D, представленная на рисунке 4. Драйвер имеет семь выходных каналов, управляемых независимыми входами. Шесть каналов используются для построения самого трехфазного моста, а седьмой канал может применяться для реализации корректора коэффициента мощности (ККМ) или системы защиты и рекуперации.
Рис. 4. Типовая схема включения семиканального трехфазного драйвера
Естественно, одной этой микросхемой семейство трехфазных драйверов, производимых компанией IR, не исчерпывается. Более полный перечень микросхем с указанием их ключевых параметров приводится в таблице 4.
Таблица 4. Трехфазные драйверы и их ключевые параметры
Драйверы измерения тока
При использовании вышеуказанных интегральных драйверов остается открытым вопрос о контроле тока, потребляемого нагрузкой. Если интегральная микросхема драйвера имеет функцию контроля тока, то, как правило, она просто сообщает о возникновении неисправности, используя дополнительный выход сигнализации об ошибке, никак не расшифровывая причину ее возникновения. Одной из причин аварийной ситуации может быть перегрузка по току выходного каскада.
Для контроля тока, потребляемого нагрузкой, компания International Rectifier выпускает интегральные микросхемы, позволяющие реализовать данную функцию. На рисунке 5 приведены схемы контроля тока, потребляемого нагрузкой, на микросхеме, совмещенной с драйвером (а), и специализированной микросхеме измерения тока (б).
Рис. 5. Примеры включения драйверов, контролирующих ток в нагрузке
Расчет параметров цепи вольтодобавки (bootstrap)
Для стабильной работы любой коммутационной схемы важен правильный выбор необходимых элементов обвязки. Для драйверов верхнего плеча и любого типа драйверов полумостов одной из важнейших внешних цепей является цепь вольтодобавки, элементами которой являются диод и конденсатор. Эти два элемента обеспечивают разность напряжения «затвор-исток», необходимую для гарантированного открывания внешнего выходного транзистора. Расположенные локально развязывающие конденсаторы на силовых и слаботочных шинах питания позволяют в значительной степени уменьшить уровень излучаемых помех, компенсируя индуктивность проводников.
Выбор номинального рабочего напряжения конденсатора вольтодобавки Cboot должен основываться на максимальном значении напряжения питания микросхемы Vcc. Емкость конденсатора выбирается, исходя из следующих параметров:
- требуемое напряжение для управления транзистором;
- максимальный сквозной ток IQBS для схем управления верхним ключом;
- токи цепей смещения в пределах драйвера;
- ток утечки «затвор-исток» IQBS транзистора;
- ток утечки самого конденсатора вольтодобавки.
Последнее условие актуально только для электролитических конденсаторов. При использовании конденсаторов других типов им можно пренебречь. Поэтому неэлектролитические конденсаторы более предпочтительны для применения в цепи вольтодобавки.
Минимальная емкость компенсационного конденсатора может быть вычислена по следующей формуле:
[1]
Диод вольтодобавки должен выдерживать максимальное напряжение, существующее на силовой шине. Например, такая ситуация возникает, когда верхний ключ открыт, и к диоду оказывается приложено все напряжение шины. Значение прямого тока через диод зависит от частоты переключения силового ключа, то есть, от частоты заряда затворной емкости. Например, для транзистора IRF450, работающего на частоте 100 кГц, ток через диод составит примерно 12 мА.
Ток утечки при повышенной температуре для этого диода является важным критерием в приложениях, где конденсатор должен поддерживать заряд в течение длительного времени. Поэтому необходимо, чтобы этот диод быстро восстанавливался с целью уменьшения заряда, попадающего обратно в цепь питания с конденсатора вольтодобавки.
Борьба с отрицательными выбросами в цепи Vs
При работе с мощной индуктивной нагрузкой (мощные электродвигатели), а также при недостаточно грамотной трассировке выходного каскада мощных систем, на выходе системы можно столкнуться с высокоамплитудными выбросами обратной полярности. Описанная ситуация продемонстрирована на рисунке 6.
Рис. 6. Появление на выходе выброса обратной полярности
Почему возникает такая ситуация и чем она может быть опасна? Рассмотрим случай работы системы на индуктивную нагрузку: когда открыт верхний ключ, через нагрузку протекает некоторый ток. При закрытии верхнего ключа вплоть до момента открытия нижнего (Dead-Time) ток в индуктивную нагрузку продолжает течь через диод нижнего транзистора, т.к. ток через индуктивность не может скачком упасть до нуля. Исток нижнего транзистора подключен к общей шине «земля», а поскольку ток течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим, то получается, что выброс напряжения на линии Vs имеет обратную полярность (эпюра напряжения на линии Vs приведена на рисунке 6). Этот обратный выброс через внутреннюю структуру драйвера начинает перезаряжать емкости микросхемы, что может привести к ложному отпиранию верхнего ключа. А исходя из алгоритма управления, по прошествии интервала времени Dead-Time будет открыт нижний транзистор. В этом случае возникнет сквозной ток через оба плеча системы, что наверняка приведет к выходу системы из строя, а возможно, и к возгоранию элементов устройства. Опасность выбросов отрицательного напряжения значительно возрастает с увеличением площади кристалла силового транзистора и повышением плотности тока, коммутируемого транзистором в течение короткого времени.
Интегральные микросхемы-драйверы компании International Rectifier гарантированно выдерживают отрицательные выбросы на шине Vs как минимум, до -5 В относительно общего провода. В случае, если выброс превышает указанное значение, выход управления верхнего ключа временно блокируется в текущем состоянии. Оставаясь в пределах максимально допустимых значений для Vs, эта ситуация не вызывает повреждений интегральной микросхемы, тем не менее, выходной буферный каскад не будет реагировать на изменения входного сигнала до тех пор, пока отрицательный выброс не завершится.
Для оценки устойчивости схемотехнического решения к таким экстремальным ситуациям, как короткое замыкание нагрузки или перегрузка по току (в обоих случаях отношение di/dt ® max), необходимо отслеживать поведение сигналов в двух точках:
Измерения следует проводить непосредственно на выводах микросхемы драйвера для того, чтобы были отражены все параметры соединений, включая паразитные воздействия линий связи и взаимного размещения, как указано на рисунке 7.
Рис. 7. Точки измерения критических параметров сигнала при возникновении отрицательных выбросов на шине Vs
Следующие мероприятия позволяют гарантировать стабильную работу системы, несмотря на воздействия импульсных помех.
1. Минимизация паразитных влияний:
а) использование коротких проводников максимально возможной толщины между ключами и драйвером, без петель и отклонений;
в) снижение индуктивности выводов электрорадиоэлементов за счет снижения высоты расположения их корпусов над поверхностью печатной платы;
г) размещение обоих ключей локализовано в «силовой» части в непосредственной близости от драйвера для максимального сокращения длины трасс.
2. Снижение воздействий на управляющую микросхему драйвера:
а) соединения цепей Vs и COM рекомендуется выполнять так, как изображено на рисунке 8;
Рис. 8. Рекомендуемая топология соединений драйвера и силовых ключей
б) минимизация паразитных параметров цепей управления затворами транзисторов путем использования коротких трасс типа «точка-точка»;
в) следует размещать управляющую микросхему драйвера как можно ближе к силовым ключам с целью минимизации длины трасс.
3. Улучшение развязки:
а) увеличение емкости конденсатора вольтодобавки до величины более 0,47 мкФ наряду с использованием как минимум одного конденсатора с низким эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС). Это уменьшит степень перезарядки конденсатора в результате значительного повышения Vs при выбросе напряжения;
б) использование второго конденсатора с низким ЭПС в качестве фильтрующего в цепях Vs и COM. Так как этот конденсатор будет обеспечивать поддержку обоих выходных буферов и перезарядку конденсатора Сboot, то его емкость должна быть как минимум в 10 раз больше емкости конденсатора вольтодобавки;
в) если требуется включение резистора последовательно с диодом вольтодобавки, то необходимо убедиться, что напряжение шины VB не будет опускаться ниже значения общего провода COM, особенно в момент включения и максимальных значений частоты и скважности.
Следование приведенным рекомендациям позволяет значительно сократить уровень помех, возникающих в результате отрицательных выбросов напряжения. Однако, если уровень выбросов остается достаточно велик, то может оказаться необходимым снижение скорости нарастания выходного напряжения dV/dt.
Рис. 9. Область безопасной работы драйверов IR при появлении выбросов обратной полярности
Устойчивость к выбросам отрицательного напряжения является определяющим фактором при выборе управляющей микросхемы драйвера.
Заключение
Как следует из статьи, выбор драйвера для коммутации силовых MOSFET или IGBT не является трудной задачей. Достаточно определить требуемые энергетические показатели разрабатываемой системы и выбрать ее топологию. Следование указаниям по схемотехнике и топологии, приводимым в документации на микросхему и рекомендациях по применению, избавит от проблем, возникающих при работе системы. Современные интегральные драйверы компании International Rectifier 5-го поколения имеют защитные цепи и не подвержены выходу из строя при возникновении кратковременных выбросов отрицательного напряжения.
Широкая номенклатура изделий International Rectifier и их высокое качество позволяют построить надежную силовую систему любого уровня сложности с минимальными затратами как на этапе проектирования схемотехники, так и на этапе изготовления конечного устройства.
CIR ((remote control via infrared)) - ИК-порт стандарта CIR (Consumer InfraRed), который предназначен только для приёма управляющих сигналов(команд) и не более. Такой ИК-порт (CIR), например встраивается в телевизоры/ТВ-тюнеры и т.д.
В Consumer IR по большей части не стандартизированы протоколы IR, компьютеры и универсальные устройства удаленного управления часто запоминают немного потока, возможно со сжатием и возможно не определяя фактическую скорость передачи битов. Общие черты между устройствами удаленного контроля - часто в значительной степени случайный результат конечного выбора инфракрасного чипа кодирующего устройства/декодера (хотя теперь микроконтроллеры также используются), и модули получателя IR или имитация старшего чипа, а не в соответствии с дизайном. Производители потребительских приборов часто используют тот же самый протокол на многих подобных устройствах, для удешевления его стоимости.
Функциональные возможности декодера CIR часто объединяются в более сложный микроконтроллер, который управляет устройством A/V, избавляя от необходимости иметь отдельный чип. В отсутствии жизнеспособного стандарта микроконтроллеры могут использоваться, чтобы соответствовать неоднозначным протоколам, используемым старым специализированным устройством удаленного управления кодирующего устройства/декодера.
Некоторые инфракрасные беспроводные клавиатуры PC и мыши используют протоколы, подобные Consumer IR. Некоторые пульты дистанционного управления PC, используемые для того, чтобы управлять компьютерными героями в играх, управлять программным обеспечением, или другими приложениями также, используют Consumer InfraRed протоколы на основе IR. Некоторые компьютерные пульты дистанционного управления, клавиатуры, и мыши могут также использовать протокол IrDA, хотя IrDA был проектирован для очень короткого использования диапазона частот.
В этой статье описывается прием и передача сигналов пультов управления бытовой техникой, работающих в инфракрасном диапазоне (то есть большинство пультов от телевизоров, кондиционеров, и т. д.).
Содержание
Аппаратная часть
Внимание! В ревизиях контроллера 5.8 и старше ИК-порт для подключения приемопередатчика отсутствует!
На Wiren Board 5 (до ревизии 5.6.1 включительно) необходимые сигналы выведены на разъем mini-jack 3.5mm с со следующей распиновкой:
- Tip (левый аудиоканал) - питание 5В/передача IR.
- Ring (правый аудиоканал) - прием IR
- Sleeve (земля) - земля
Распиновка разъёма позволяет подключать распространённые ИК-приёмники и передатчики от бытовой техники.
Для приема ИК-сигналов необходимо подключить приемник (совмещённый приёмопередатчик WB-CIR-TR). Номинальная частота несущей приемника должна примерно соответствовать частоте несущей используемого пульта, в противном случае возможно ухудшение или полная невозможность приема сигнала от пульта.
Для передачи ИК-сигналов рекомендуется использовать готовый совмещённый ИК-приёмопередатчик WB-CIR-TR , Samsung IR Blaster bn96/26652a или подобный.
Технические детали
- Tip (левый аудиоканал) - питание 5В/передача IR.
- Ring (правый аудиоканал) - прием IR
- Sleeve (земля) - земля
Для приема ИК-сигналов испольются приемники типа TSOP1738, AX-1838HS или аналогичных. Для передачи ИК-сигналов используется ИК-светодиод, токоограничивающий резистор не обязателен (встроен в контроллер) При передаче напряжение питания будет промодулировано передаваемым сигналом и несущей. Приёмопередатчик WB-CIR-TR содержит приёмник типа TSOP и ИК-светодиод. Для питания приёмника используется паразитное питание.
Программная часть
На уровне ядра за работу с ИК на Wiren Board 5 отвечает драйвер lirc-pwm. Он предоставляет устройство /dev/lirc1.
С этим устройством взаимодействует демон lircd из состава пакета LIRC, осуществляющий декодирование последовательностей импульсов в события нажатых на пульте кнопок согласно файлам конфигурации пультов. Также этот демон способен осуществлять обратное преобразование для передачи сигналов нажатия кнопок управляемым устройствам.
Установка и настройка
Необходимые пакеты ( wb-mqtt-lirc, lirc-scripts, wb-mqtt-lirc), а так же правильный конфиг-файл /etc/lirc/hardware.conf установлены в стандартном образе, начиная с версии 201512070633.
Скачивание существующего конфига пульта
Создание нового конфига пульта
TODO: описать как пользоваться irrecord
После завершения конфигурации, следует перезапустить службы lirc и wb-mqtt-lirc
MQTT-интерфейс
Драйвер это по своей сути связующее звено между операционной системой, то есть программным обеспечением и железом, то есть физическими устройствами, таким как видеокарты, принтеры, процессоры и т.д. В операционной системе могут быть заложены базовые драйвера для самых необходимых устройств - мышка, клавиатура, но для всего остального потребуются свежие драйвера.
Как установить драйвер?
1.Самый простой способ, если имеется установочный файл, то необходимо просто запустить его и следовать инструкциям установщика.
2.Если в наличии нет установщика, а присутствуют только файлы с расширениями *.inf , *.dll, *.vxt ,*.sys, *.drv., то алгоритм действий должен примерно следующий:
a) Для начала надо на рабочем столе выбрать значок (Мой компьютер) и нажать по нему правой кнопкой мыши, в выпадающем меню выбрать (Свойства).
b) Теперь переходим на вкладку (Оборудование) и нажимает на кнопку (Диспетчер устройств).
c) Теперь необходимо выбрать устройство для которого будет устанавливаться/обновляться драйвер. На строке с устройством надо нажать правой кнопкой мыши и в выпадающем меню выбрать (Свойства), либо можно просто дважды по нему щелкнуть, чтобы перейти в нужные настройки.
d) Переходим на вкладку (Драйвер), выбираем кнопку (Обновить).
e) В появившемся диалоговом окне выбираем пункт (Нет, не в этот раз) и переходим (Далее).
f) На этом этапе есть два вариант. Можно попытаться установить драйвера в автоматическому режиме, тогда ОС сама попытается найти подходящие устройству драйвера и установить их, для этого выбираем (Автоматическая установка (рекомендуется)) , если попытка завершится неудачно, то надо переходить ко второму пункту (Установка из указанного места) и выбираем (Далее).
g) Этот пункт меню подразумевает выбор между поиском драйвера на сменных носителях и вариантом указать папку с драйвером самостоятельно. Поэтому если в наличии есть диск с драйверами, то надо вставьте диск в CD-rom и выбрать вариант (Поиск на сменных носителях (дискетах, компакт-дисках..)) и перейти (Далее).
Если драйвер найден и скачен в интернете самостоятельно, то надо указать в ручную путь к папке в которой находятся установочный данные для драйвера следующим образом. Выбираем пункт (Включить следующее место поиска:) и переходим в (Обзор), теперь из списка выбираем папку с драйвером и кликаем на кнопку (ОК). Теперь смело переходим (Далее), если все сделано правильно, то начнется установка необходимого драйвера.
Читайте также: