一种基于小功率高温无刷直流电动机驱动器设计

文章摘要：(2)A／D转换子程序A／D转换子程序把P1．7引脚输人的用于占空比给定的模拟信号进行采样并转换成一个12位数字量，再送入到寄存器PWM0。为了实现电机的连续调速功能，本文首先通过AD控制特殊寄存器设置AD为连续转换模式，这样可为PWM占空比控制寄存器提供随占空比给定信号变化的数字量。(3)PwM信号设定子程序。该子程序主要功能一是设定PWM信号的频率，二是根据A／D转换的结果及时更新占空比设定寄存器PwM0的值，从而改变PWM信号的占空比，使驱动器具有连续调速功能。PWM定时器工作频率为12 MHz，PwM信号频率为4 kHz。此时寄存器PWMl的设定值为12 MHZ，4 kHz=10111

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　　(2)A／D转换子程序A／D转换子程序把P1．7引脚输人的用于占空比给定的模拟信号进行采样并转换成一个12位数字量，再送入到寄存器PWM0。为了实现电机的连续调速功能，本文首先通过AD控制特殊寄存器设置AD为连续转换模式，这样可为PWM占空比控制寄存器提供随占空比给定信号变化的数字量。

　　(3)PwM信号设定子程序。

　　该子程序主要功能一是设定PWM信号的频率，二是根据A／D转换的结果及时更新占空比设定寄存器PwM0的值，从而改变PWM信号的占空比，使驱动器具有连续调速功能。PWM定时器工作频率为12 MHz，PwM信号频率为4 kHz。此时寄存器PWMl的设定值为12 MHZ，4 kHz=101110111000B。

　　3实验

　　本文对研制的驱动器进行了高温环境运行的实    验和限流恒功率运行实验。

　　(1)高温运行试验把驱动器放入恒温箱，调节恒温箱温度达到150℃并保持恒温，然后起动电机，电机负载加到额定值，通过改变PwM占空比进行在一定范围内连续调速试验，在连续运行3小时过程中，电机及驱动器运行正常，母线电流值和相电流波形无变化。图7是没有限流和PwM控制时相电流的实测波形。重复以上实验10次，电机及驱动器累计运行30小时，驱动器运行正常，器件完好。

　　(2)限流试验逐渐增大电机的负载转矩，直到电机电流达到限流电路的设定值，限流电路起作用。图8实测的限流时限流电路输出波形和母线电流波形。上面波形为母线电流波形，下面的波形为限流电路的输出信号波形。可以看出，母线电流被限制在一个恒定值以下，实现了恒功率运行。

　　4结语

　　(1)本文所设计的小功率高温无刷直流电机驱动器，采用了特殊的开关主电路结构，省去了功率器件的驱动芯片；整个电路只需一个外部电源，电路结构简单，适合高温运行。

　　(2)驱动器能够具有开环调速控制功能，同时还具有限流功能，能够实现恒功率控制，起到保护电机及驱动器的作用。

　　(3)高温实验证明了驱动器可以在150℃的高温环境下可靠运行。

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　　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。

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