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一種基于小功率高溫無刷直流電動機驅動器設計

作者: 時間:2010-04-13 來源:網絡 收藏

  為了提高A/D轉換的精度,本文采用了圖2所示的PWM信號占空比給定電路。占空比給定信號不是直接接到單片機的P1.7引腳,而是中間經過一個運放電壓跟隨環(huán)節(jié)和一個Rc濾波環(huán)節(jié)。這樣的輸人電路可以為單片機內AD(:采樣電容上的殘留電壓提供快速放電通道,從而減少其對所輸入模擬信號的影響,同時圖中的Rc網絡還可以濾除輸入信號中的高頻干擾。圖中Dl、D2為5 V穩(wěn)壓管,可防止輸入到A/D口的模擬信號大于單片機的工作電壓而使單片機芯片損壞。

  (3)起動/停止控制控制電機的起動/停止是通過在P3.3引腳上輸入信號RucN實現的。當RucN為高電平時電機起動,為低電平時停止轉動。

  (4)正轉/反轉控制控制電機的正、反轉是通過在P3.2引腳上輸入信號DIC:N實現的。當DI(:N為高電平時電機正轉,為低電平時反轉。

  1.2開關主電路

  采用了圖3所示的開關主電路。上橋臂管Tl、B、_r5為P溝道的MOSFET,下橋臂管T2T4、T6為N溝道的MOSFET。

  下橋臂的N溝道MOSFET可直接由邏輯電路驅動。上橋臂的P溝道MOSFET的驅動電路由三極管和電阻構成,通過電阻分壓構造管子的驅動電壓。

  以A橋臂為例,當驅動信號Q1為高電平時,三極管D1飽和導通,此時Tl管的柵極對地電壓為Dl的飽和壓降加上艘上的電壓。取R2《R1,R2上的電壓可忽略,另外Dl的飽和壓降可近似為零,因此Tl管的柵極對地電壓近似為零,Tl管柵源電壓近似為一12 V,這樣就使T1管導通。

  這種開關主電路和驅動方式省去隔離或自舉驅動芯片,簡化了驅動器電路,適合于環(huán)境下小電機驅動。

  圖中Rtest為電流檢測采樣電阻。其上電壓正比于繞組電流,為限流電路提供電流采樣信號。這種電流采樣方式省去了專用電流傳感器,簡單可靠,適合與環(huán)境。

  1.3限流恒功率

  控制電路在保持橋臂電壓不變的情況下,把電機母線電流的平均值限制在一個固定值,則電機系統(tǒng)的輸入輸入功率恒定,此時如果電機損耗基本不變,則電機的輸出功率也近似恒定,實現了近似恒功率運行。

  恒功率運行可以保護電機本體、驅動電路以及該電機所驅動的設備。本文的限流控制電路由運算放大器及其外圍電路組成,如圖4所示。

  定值時比較器輸出低電平,當母線電流低于設定值時比較器輸出高電平,從而控制功率器件通斷,使母線電流平均值保持恒定,實現恒功率控制。

  l_4驅動器電源

  驅動器功率部分電源電壓為+12 V,邏輯電路部分器件工作電壓為+5 V。本文采用集成穩(wěn)壓器7805將功率電源的+12 V穩(wěn)壓后得到+5 V電壓,為邏輯電路部分的供電,從而省去了外部+5 V電源。另外電路中集成運放選用了單電源供電器件,省去了負電源,這樣整個驅動器只需一個外部電源+12 V電源,大大簡化了為驅動器供電的電源,有利于環(huán)境運行。

  本文選用的單片機分別設置了獨立的模擬電源引腳AV。。和數字電源引腳DV。。。為可以防止AVDD被DVDD上的數字信號噪聲干擾。本文采用了圖5所示的單片機供電電路。AVDD和DVDD之間用一個磁珠串連一個1 n電阻隔開防止干擾,同時再并聯兩個反方向的肖特基二極管,防止Av。。和DVDD之間電位差過大而使芯片損壞。



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