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驱动单相BLDC电机如何使用低成本单片机驱动单绕

所属分类:凤凰彩票平台新闻 发布时间:2019-06-24 09:58 作者:凤凰彩票_凤凰彩票 文章来源:凤凰彩票平台

  关于低功耗电机运用,本钱比繁杂性更为主要,而且对转矩的央浼较低,所以单相无刷直流(BLDC)电机是三相电机不错的代替计划。

  和少少驱动器开闭即可操纵电机绕组并为其供电。所以,可能轻松地正在电机和操纵用电子元器件之间做出量度。为维系本钱效益,需求操纵低本钱的电机驱动器。本文先容的驱动器电道会愚弄两个反应回道。一个是内层回道,担负操纵换向;另一个是外层回道,担负操纵转速。电机转速以外部模仿电压行为参考,并且会检测出过流和过温障碍。

  图1显示了基于Microchip的8位单片机PIC16F1613的单相驱动器。采选这款单片机是由于其引脚数较少,而且片上外设可能操纵驱动器开闭、衡量电机转速、预测转子处是以及完成障碍检测。本运用操纵以下外设:互补波形发作器(CWG)、信号衡量依时器(SMT)、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、逮捕/对照/脉宽调制(CCP)、固定参考电压(FVR)、依时器、对照器和温度指示器。上述外设通过固件正在内部举行贯穿,所以可裁汰所需的外部引脚数。

  用于确定转子处所。流过电机绕组的电畅通过检测电阻Rshunt转换为电压,从而完成过流维持。转速以外部模仿输入行为参考。图2显示了电机驱动器操纵框图;关于本运用,电机额定电压为5V,额定转速为2400转/分钟。电机驱动器电源电压为9V。参考转速可能是任一模仿输入。的ADC模块具有10位区别率以及最众8个通道,所以合用于种种模仿输入。ADC模块用于供应参考转速和初始PWM占空比,从而依据参考转速源对电机转速举行初始化。

  初始占空比可依据比例积分(PI)操纵器的结果以及CCP中加载的新占空比值举行增减,相应的PWM输出用作CWG的初始源以操纵全桥驱动器下桥臂开闭的调制,从而操纵电机转速。

  内层反应回道担负操纵换向。CWG输出用于控拟定子绕组的引发,它取决于霍尔

  对照器输出可正在正向全桥形式与反向全桥形式之间切换,从而使电机完成顺时针或逆时针挽回。CWG输出将馈入全桥电道的开闭的输入。要天生一个电气周期,务必奉行一次正反向组合。电机刻板挽回一周需求两个电气周期,所以务必奉行两次正反向组合电机才略完工一次顺时针挽回。

  图3所示的全桥电道首要由两个P沟道MOSFET(用作上桥臂开闭)和两个N沟道MOSFET(用作下桥臂开闭)构成。P沟道晶体管的首要上风正在于可能正在上桥臂开闭处所轻松完成栅极驱动,从而低落上桥臂栅极驱动电道的本钱。固然上桥臂开闭和下桥臂开闭可同时开闭(跨导),但应避免这种开闭操作,不然将发生直通电流,导致驱动器元件损坏。为避免这种操作,可操纵CWG的计数器寄存器来完成死区延时。如许可避免输出信号发作重叠,继而防卫上桥臂和下桥臂同时导通。理思景况下,N沟道MOSFET和P沟道MOSFET应具有相仿的导通电阻(RDSon)和总栅极电荷QG,以便得回最佳的开闭性情。所以,最好采选一对互补的MOSFET来成家上述参数。但现实上,因为互补MOSFET的组织分别,无法到达此央浼;P沟道器件的芯片尺寸务必是N沟道器件的2到3倍才略成家RDSon机能。不过,芯片尺寸越大,QG的影响也越大。所以,采选MOSFET时,务必先确定RDSon和QG二者中哪个对开闭机能的影响更大,然后再相应地举行采选。

  若转矩负载逾越应承的电机转矩负载最大值,大概会导致电机停转,从而使十足电流流过绕组。所以,为维持电机,务必完成过流和停转障碍检测。要完成过流检测,可正在驱动电道中增加Rshunt,该电阻会依据流过电机绕组的电流供应相应的电压。电阻两头的压降随电机电流线性改观。该电压将馈入对照器的反相输入并与参考电压举行对照,参考电压基于Rshunt电阻与应承的电机停转电流最大值之积。参考电压可由FVR供应,并可通过DAC进一步缩小。如许便可能操纵异常小的参考电压,从而将电阻维系正在较低秤谌,进而低落Rshunt的功耗。借使Rshunt电压逾越参考电压,对照器输出会触发CWG的自愿闭断效力,而且只消障碍存正在,CWG的输出便会维系无效形态。

  过温障碍可通过器件的片上温度指示器举行检测,温度指示器的衡量限制为-40?C至+85?C。指示器的内部电道会跟着温度的分别而发生分此外电压,然后通过ADC将此电压转换为数字量。为降低温度指示器的正确度,可践诺单点校准。

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