一種基于小功率高溫?zé)o刷直流電動機(jī)驅(qū)動器設(shè)計(jì)

　　為了提高A／D轉(zhuǎn)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(jī)的P1．7引腳，而是中間經(jīng)過一個運(yùn)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(jī)內(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(jī)的工作電壓而使單片機(jī)芯片損壞。

　　(3)起動／停止控制驅(qū)動器控制電機(jī)的起動／停止是通過在P3．3引腳上輸入信號RucN實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)RucN為高電平時電機(jī)起動，為低電平時停止轉(zhuǎn)動。

　　(4)正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)控制驅(qū)動器控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)是通過在P3．2引腳上輸入信號DIC：N實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)DI(：N為高電平時電機(jī)正轉(zhuǎn)，為低電平時反轉(zhuǎn)。

　　1．2開關(guān)主電路

　　驅(qū)動器采用了圖3所示的開關(guān)主電路。上橋臂功率管Tl、B、_r5為P溝道的MOSFET，下橋臂功率管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(qū)動。上橋臂的P溝道MOSFET的驅(qū)動電路由三極管和電阻構(gòu)成，通過電阻分壓構(gòu)造管子的驅(qū)動電壓。

　　以A橋臂為例，當(dāng)驅(qū)動信號Q1為高電平時，三極管D1飽和導(dǎo)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(dǎo)通。

　　這種開關(guān)主電路和驅(qū)動方式省去隔離或自舉驅(qū)動芯片，簡化了驅(qū)動器電路，適合于高溫環(huán)境下小功率電機(jī)驅(qū)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，適合與高溫環(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(jī)母線電流的平均值限制在一個固定值，則電機(jī)系統(tǒng)的輸入輸入功率恒定，此時如果電機(jī)損耗基本不變，則電機(jī)的輸出功率也近似恒定，實(shí)現(xiàn)了近似恒功率運(yùn)行。

　　恒功率運(yùn)行可以保護(hù)電機(jī)本體、驅(qū)動電路以及該電機(jī)所驅(qū)動的設(shè)備。本文設(shè)計(jì)的限流控制電路由運(yùn)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(dāng)母線電流低于設(shè)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(shí)現(xiàn)恒功率控制。

　　l_4驅(qū)動器電源

　　驅(qū)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(yùn)放選用了單電源供電器件，省去了負(fù)電源，這樣整個驅(qū)動器只需一個外部電源+12 V電源，大大簡化了為驅(qū)動器供電的電源，有利于高溫環(huán)境運(yùn)行。

　　本文選用的單片機(jī)分別設(shè)置了獨(dú)立的模擬電源引腳AV。。和數(shù)字電源引腳DV。。。為可以防止AVDD被DVDD上的數(shù)字信號噪聲干擾。本文采用了圖5所示的單片機(jī)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(lián)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。