电气控制基于驱动芯片的直流电机驱动器的设计冯金水,孙爱军’伍洲’山西煤矿机械制造有限责任公司山西省太原市。厌武汉大学动力与机械学院湖北省武汉市摘要介绍一种兀场效应管组成的桥直流电机驱动器的设计方法原理简单实用调速集成驱动芯片性能显著刹丰制动能力强阐述自举式的自举原理说明单片机产生关健词电动机信号的软件设计方法驱动本文介绍一种采用驱动芯片和组成的用于调速的电机驱动电路该电路全桥电路驱动能力强响应速度快导通电阻小该电路采用公司的驱动芯片是高压高速的功率驱动芯片具有的高低端输出双通道选用门电压需求在一范围悬浮通道用于驱动的高压端电压可以达到其最大工作电压为最大电流为导通电阻为响应时间本设计可用领域比较广但是也存在一些缺点完全相同对桥式电路的工作性能有所影响由于采用的是分离式元件各相同器件的特性参数不能所以在设计中相同器件应选用相同厂家特性相似的器件一直流电机驱动电路的设计电机驱动器有两部分电路构成、信号处理电路和功率驱动电路作为速度信号和方向信号一为了避免驱动电路短路信号处理起要经过信号处理电路产生路满足功率驱动电路分要求的时序信号电机速度信号电路要对输出时序有互锁保护功能功率驱动电路实现弱电控制强电的功能和方向信号和与非门通过如图所示电路产生和所需的控制信号由与门将和牙进行逻辑运算或百玉运算结果经过三态缓冲门实现输出信号互锁保护使不能同时为高和不能同时为高二时电机正转二时电机反转© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net年短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集公,〔七〔公生〔,亡公,,】毛圈信号处理电路逻辑运算结果如下二二互锁保护电路是为了防止启动时上下桥瞬间短路而损坏一出现短暂的全高电平状态以及因逻辑门电路的时间延时造成功率驱动部分采用片驱动片是构成桥控制电路如图所示是自举电容自举电路输出端电源是是输人信号端电源是二极管是滤波电容强电流部分在图中以粗线标记当导通时电机正转当导通时电机反转当导通时电机两极与地短接电机刹车制动下面介绍的工作原理工作原理相同当为低电平为高电平时的端相当产生高电平于电压源经过的接地给充电根据当为高电平为低电平时放电此时端是正极端是负极的内部结构图知端端和端是内部三极管记为的漏极源极和栅极高电平高电平导通正极电压经过回的© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net电气控制了负极导通如此循环执行实现的交替导通根据自举原理上桥的导通必须要以下桥的导通为前提给自举电容充电理论上是不能实现占空比导通的只能达到导通时电机全速正转恒为始终导通接通不同占空比卜可实现电机正转调速当导通时电机两端都接地电机刹车同理的不同占空比可实现电机反转调速速度公式如式田,二林田倾定图功率驱动电路二工程应用实例参加全国机器人比赛的武汉大学队的机器人的行走电机使用的是瑞士生产的定功率为巧选用采用先进的叮、电机其额额定电压为最大连续为启动电流达到是最佳响应速度为系列单片机单片机做控制器结构带有个位公司生产一款功能强大的位高档通道可实现一通道和个位相位可调的脉宽调制输出和是位定时器叶数器侧和是位的使用开始计数开始计数个输出通道端口作为方向信号输出设定值时产生原理如下定时器从输出高电平直到计数值等于输出低电平计数值增加到即可产生不同值自动从重新输出高电平如此重复计数改变和坷不同占空协的波形禾如的计算公式如下‘二下万一丁灭二一万”拼二一万刃二耐一刃式中刀机器人运动程序软件框图如图所示一定时器肖十数器时钟源的分频参数可通过控制寄存器设置© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net年短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集开始设置以方向信号给赋值控制频率给赋值控制占空比使能和竹右电机速度相等至时间延时结束图机器人运动程序软件框图三、结语电路设计时采取合理的措施把强电和弱点隔离开来的强电干扰可以抑制该电机驱动器的调速线性性能好调速频带宽度大可以在一范围内工作所要求的控制信号简单很多逻辑都在驱动器上用硬件设计该驱动器的保护电路性能良好安全性高无控制信号时电机处于刹车状态可用于很多工业领域经过多次实验验证该设计已被应用于机器人的行走电机控制参考文狱马潮高档位单片机原理与开发应用指南〔〕北京北京航空航天大学出版社抖作者简介冯金水一男山西高平人高级工程师年毕业于太原工学院机械系现任山西煤机制造有限贵任公司黄事长在国内主要刊物发表论文多篇孙爱军一男河北任县人工程师年毕业于山西矿院电气工程系在国内主要刊物发表论丈多篇© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
