一種基于小功率高溫無(wú)刷直流電動(dòng)機驅動(dòng)器設計

　　為了提高A／D轉換的精度，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的P1．7引腳，而是中間經(jīng)過(guò)一個(gè)運放電壓跟隨環(huán)節和一個(gè)Rc濾波環(huán)節。這樣的輸人電路可以為單片機內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(shí)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穩壓管，可防止輸入到A／D口的模擬信號大于單片機的工作電壓而使單片機芯片損壞。

　　(3)起動(dòng)／停止控制驅動(dòng)器控制電機的起動(dòng)／停止是通過(guò)在P3．3引腳上輸入信號RucN實(shí)現的。當RucN為高電平時(shí)電機起動(dòng)，為低電平時(shí)停止轉動(dòng)。

　　(4)正轉／反轉控制驅動(dòng)器控制電機的正、反轉是通過(guò)在P3．2引腳上輸入信號DIC：N實(shí)現的。當DI(：N為高電平時(shí)電機正轉，為低電平時(shí)反轉。

　　1．2開(kāi)關(guān)主電路

　　驅動(dòng)器采用了圖3所示的開(kāi)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動(dòng)。上橋臂的P溝道MOSFET的驅動(dòng)電路由三極管和電阻構成，通過(guò)電阻分壓構造管子的驅動(dòng)電壓。

　　以A橋臂為例，當驅動(dòng)信號Q1為高電平時(shí)，三極管D1飽和導通，此時(shí)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管導通。

　　這種開(kāi)關(guān)主電路和驅動(dòng)方式省去隔離或自舉驅動(dòng)芯片，簡(jiǎn)化了驅動(dòng)器電路，適合于高溫環(huán)境下小功率電機驅動(dòng)。

　　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(zhuān)用電流傳感器，簡(jiǎn)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，把電機母線(xiàn)電流的平均值限制在一個(gè)固定值，則電機系統的輸入輸入功率恒定，此時(shí)如果電機損耗基本不變，則電機的輸出功率也近似恒定，實(shí)現了近似恒功率運行。

　　恒功率運行可以保護電機本體、驅動(dòng)電路以及該電機所驅動(dòng)的設備。本文設計的限流控制電路由運算放大器及其外圍電路組成，如圖4所示。

　　定值時(shí)比較器輸出低電平，當母線(xiàn)電流低于設定值時(shí)比較器輸出高電平，從而控制功率器件通斷，使母線(xiàn)電流平均值保持恒定，實(shí)現恒功率控制。

　　l_4驅動(dòng)器電源

　　驅動(dòng)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。本文采用集成穩壓器7805將功率電源的+12 V穩壓后得到+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。另外電路中集成運放選用了單電源供電器件，省去了負電源，這樣整個(gè)驅動(dòng)器只需一個(gè)外部電源+12 V電源，大大簡(jiǎn)化了為驅動(dòng)器供電的電源，有利于高溫環(huán)境運行。

　　本文選用的單片機分別設置了獨立的模擬電源引腳AV。。和數字電源引腳DV。。。為可以防止AVDD被DVDD上的數字信號噪聲干擾。本文采用了圖5所示的單片機供電電路。AVDD和DVDD之間用一個(gè)磁珠串連一個(gè)1 n電阻隔開(kāi)防止干擾，同時(shí)再并聯(lián)兩個(gè)反方向的肖特基二極管，防止Av。。和DVDD之間電位差過(guò)大而使芯片損壞。