一种基于小功率高温无刷直流电动机驱动器设计

   2023-12-16 互联网1460

  (2)PwM信号生成驱动器的速度调节采用脉宽调制方法,即通过改变PWM信号的占空比来控制电机电枢电压,从而实现开环调速。该驱动器采用给单片机输入一个可调的模拟电压的方式来调节PWM信号的占空比。单片机的P2.7引脚为PWM信号输出端。

  PwM信号的频率由单片机内的寄存器PWMl值确定。PWM信号的占空比由寄存器PwM0的值确定。在单片机的一个A/D转换输入端P1.7引脚输入模拟电压信号SPCIN。该模拟电压经单片机采样转换成的数字量,再送到寄存器PwM0来改变PWM信号的占空比,实现速度调节。

  为了提高A/D转换的精度,本文采用了图2所示的PWM信号占空比给定电路。占空比给定信号不是直接接到单片机的P1.7引脚,而是中间经过一个运放电压跟随环节和一个Rc滤波环节。这样的输人电路可以为单片机内AD(:采样电容上的残留电压提供快速放电通道,从而减少其对所输入模拟信号的影响,同时图中的Rc网络还可以滤除输入信号中的高频干扰。图中Dl、D2为5 V稳压管,可防止输入到A/D口的模拟信号大于单片机的工作电压而使单片机芯片损坏。

  (3)起动/停止控制驱动器控制电机的起动/停止是通过在P3.3引脚上输入信号RucN实现的。当RucN为高电平时电机起动,为低电平时停止转动。

  (4)正转/反转控制驱动器控制电机的正、反转是通过在P3.2引脚上输入信号DIC:N实现的。当DI(:N为高电平时电机正转,为低电平时反转。

  1.2开关主电路

  驱动器采用了图3所示的开关主电路。上桥臂功率管Tl、B、_r5为P沟道的MOSFET,下桥臂功率管T2T4、T6为N沟道的MOSFET。

  下桥臂的N沟道MOSFET可直接由逻辑电路驱动。上桥臂的P沟道MOSFET的驱动电路由三极管和电阻构成,通过电阻分压构造管子的驱动电压。

  以A桥臂为例,当驱动信号Q1为高电平时,三极管D1饱和导通,此时Tl管的栅极对地电压为Dl的饱和压降加上艘上的电压。取R2《R1,R2上的电压可忽略,另外Dl的饱和压降可近似为零,因此Tl管的栅极对地电压近似为零,Tl管栅源电压近似为一12 V,这样就使T1管导通。

  这种开关主电路和驱动方式省去隔离或自举驱动芯片,简化了驱动器电路,适合于高温环境下小功率电机驱动。

  图中Rtest为电流检测采样电阻。其上电压正比于绕组电流,为限流电路提供电流采样信号。这种电流采样方式省去了专用电流传感器,简单可靠,适合与高温环境。

  1.3限流恒功率

  控制电路在保持桥臂电压不变的情况下,把电机母线电流的平均值限制在一个固定值,则电机系统的输入输入功率恒定,此时如果电机损耗基本不变,则电机的输出功率也近似恒定,实现了近似恒功率运行。

  恒功率运行可以保护电机本体、驱动电路以及该电机所驱动的设备。本文设计的限流控制电路由运算放大器及其外围电路组成,如图4所示。

  定值时比较器输出低电平,当母线电流低于设定值时比较器输出高电平,从而控制功率器件通断,使母线电流平均值保持恒定,实现恒功率控制。

 
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