一種無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計
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圖2MC33035外圍電路
如圖所示，我們給電壓為24V的電源，F(xiàn)/R控制電機轉(zhuǎn)向，正向/反向輸出可通過翻轉(zhuǎn)定子繞組上的電壓來改變電機轉(zhuǎn)向。當(dāng)輸入狀態(tài)改變時,指定的傳感器輸入編碼將從高電平變?yōu)榈碗娖?從而改變整流時序,以使電機改變旋轉(zhuǎn)方向。
電機通/斷控制可由輸出使能7管腳來實現(xiàn),當(dāng)該管腳開路時,連接到正電源的內(nèi)置上拉電阻將會啟動頂部和底部驅(qū)動輸出時序。而當(dāng)該腳接地時,頂端驅(qū)動輸出將關(guān)閉,并將底部驅(qū)動強制為低,從而使電動機停轉(zhuǎn)。
由于MC33035的8管腳提供6.25V標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，因此可以用此電壓給霍爾元器件以及其他器件供電,在這個系統(tǒng)中PWM信號的產(chǎn)生是很容易的,而且PWM信號的頻率可以由外部電路調(diào)節(jié),其頻率由公式
決定,R5是一個可變電阻,通過調(diào)節(jié)R5,即可改變PWM信號的頻率。只需要在MC33035的外圍加一個電容、一個電阻及一個可調(diào)電位器即可產(chǎn)生我們所需要的脈寬調(diào)制信號。因MC33035的8管腳輸出為6.25V標(biāo)準(zhǔn)電壓,由R6、C1組成了一個RC振蕩器,所以10管腳的輸入近似一三角波,其頻率由
決定。R5為控制無刷電機轉(zhuǎn)速的電位器,通過該電位器改變11管腳對地的電壓,從而來改變電機的轉(zhuǎn)速。運算放大器1由外部接成一個跟隨器的形式,所以11管腳的對地電壓即為比較器2的反相輸入電壓,通過電位器R5改變11腳的對地電壓從而改變比較器2的輸出方波的占空比,即比較器2的輸出為我們所需的PWM信號。14管腳是故障輸出端，L1用作故障指示，當(dāng)出現(xiàn)無效的傳感器輸入碼、過流、欠壓、芯片內(nèi)部過熱、使能端為低電平時，LED發(fā)光報警，同時自動封鎖系統(tǒng)，只有故障排除后，經(jīng)系統(tǒng)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。R6及C1決定了內(nèi)部振蕩器頻率（也即PWM的調(diào)制頻率）,轉(zhuǎn)速給定電位計W的輸出經(jīng)過積分環(huán)節(jié)輸入MC33035的誤差放大器的同相輸入端,其反向輸入端與輸出端相連,這樣,誤差放大器便構(gòu)成了一個單位增益電壓跟隨器,從而完成系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。
8管腳接一NPN的三極管，當(dāng)8腳電壓為高電平時，三極管導(dǎo)通，為MC33039和霍耳傳感器提供電壓。電解電容C2是濾波作用，防止電流回流。
MC33035的17管腳的輸入電壓低于9.1V時,由于17腳的輸入連接內(nèi)部一比較器的同相輸入端,該比較器的反相輸入為內(nèi)部一9.1V標(biāo)準(zhǔn)電壓,此時MC33035通過與門將驅(qū)動下橋的三路輸出全部封鎖,下橋的三個功率三極管全部關(guān)斷,電機停止運行,起欠壓保護(hù)作用。過熱保護(hù)等功能是芯片內(nèi)部的電路,無需設(shè)計外圍電路。
該系統(tǒng)的無刷直流電機內(nèi)置有3個霍爾效應(yīng)傳感器用來檢測轉(zhuǎn)子位置,一旦決定電機的換相,并可以根據(jù)該信號來計算電機的轉(zhuǎn)速。傳感器的輸出端直接接MC33035的4、5、6管腳。當(dāng)電機正常運行時,通過霍爾傳感器可得到3個脈寬為180度電角度的互相重疊的信號,這樣就得到6個強制換相點,MC33035對3個霍爾信號進(jìn)行譯碼,使得電機正確換相。
當(dāng)MC33035的11腳接地時,電機轉(zhuǎn)速為0,即可實現(xiàn)剎車制動。
MC330399是Motorola公司配合MC33035專門設(shè)計的無刷電機閉環(huán)速度控制器,這是一個8腳的雙列直插窄式集成電路塊。MC33039對輸入的轉(zhuǎn)子位置信號碼進(jìn)行有關(guān)的處理,產(chǎn)生一個與電機實際轉(zhuǎn)速成正比的轉(zhuǎn)速電壓信號。
從電機轉(zhuǎn)子位置檢測器送來的三相位置檢測信號（SA、SB、SC）一方面送入MC33035，經(jīng)芯片內(nèi)部譯碼電路結(jié)合正反轉(zhuǎn)控制端、起?？刂贫恕⒅苿涌刂贫?、電流檢測端等控制邏輯信號狀態(tài)，經(jīng)過運算后，產(chǎn)生逆變器三相上、下橋臂開關(guān)器件的六路原始控制信號，其中，三相下橋開關(guān)信號還要按無刷直流電機調(diào)速機理進(jìn)行脈寬調(diào)制處理。處理后的三相下橋PWM控制信號（AB、BB、CB）及三相上橋控制信號（AT、BT、CT）經(jīng)過驅(qū)動放大后，施加到逆變器的六個開關(guān)管上，使其產(chǎn)生出供電機正常運行所需的三相方波交流電流。另一方面，轉(zhuǎn)子位置檢測信號還送入MC33039，經(jīng)F/V轉(zhuǎn)換，得到一個頻率與電機轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號FOUT，其通過簡單的阻容網(wǎng)絡(luò)濾波后形成轉(zhuǎn)速反饋信號，利用MC33035中的誤差放大器即可構(gòu)成一個簡單的P調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。實際應(yīng)用中，還可用外接各種PI、PID調(diào)節(jié)電路實現(xiàn)復(fù)雜的閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，如圖3所示。
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