一種無(wú)刷直流電動(dòng)機控制系統設計
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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/R控制電機轉向，正向/反向輸出可通過(guò)翻轉定子繞組上的電壓來(lái)改變電機轉向。當輸入狀態(tài)改變時(shí),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(shí)序,以使電機改變旋轉方向。
電機通/斷控制可由輸出使能7管腳來(lái)實(shí)現,當該管腳開(kāi)路時(shí),連接到正電源的內置上拉電阻將會(huì )啟動(dòng)頂部和底部驅動(dòng)輸出時(shí)序。而當該腳接地時(shí),頂端驅動(dòng)輸出將關(guān)閉,并將底部驅動(dòng)強制為低,從而使電動(dòng)機停轉。
由于MC33035的8管腳提供6.25V標準電壓輸出，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(gè)系統中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節,其頻率由公式
決定,R5是一個(gè)可變電阻,通過(guò)調節R5,即可改變PWM信號的頻率。只需要在MC33035的外圍加一個(gè)電容、一個(gè)電阻及一個(gè)可調電位器即可產(chǎn)生我們所需要的脈寬調制信號。因MC33035的8管腳輸出為6.25V標準電壓,由R6、C1組成了一個(gè)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(wú)刷電機轉速的電位器,通過(guò)該電位器改變11管腳對地的電壓,從而來(lái)改變電機的轉速。運算放大器1由外部接成一個(gè)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(guò)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，當出現無(wú)效的傳感器輸入碼、過(guò)流、欠壓、芯片內部過(guò)熱、使能端為低電平時(shí)，LED發(fā)光報警，同時(shí)自動(dòng)封鎖系統，只有故障排除后，經(jīng)系統復位才能恢復正常工作。R6及C1決定了內部振蕩器頻率（也即PWM的調制頻率）,轉速給定電位計W的輸出經(jīng)過(guò)積分環(huán)節輸入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,誤差放大器便構成了一個(gè)單位增益電壓跟隨器,從而完成系統的轉速控制。
8管腳接一NPN的三極管，當8腳電壓為高電平時(shí)，三極管導通，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(shí),由于17腳的輸入連接內部一比較器的同相輸入端,該比較器的反相輸入為內部一9.1V標準電壓,此時(shí)MC33035通過(guò)與門(mén)將驅動(dòng)下橋的三路輸出全部封鎖,下橋的三個(gè)功率三極管全部關(guān)斷,電機停止運行,起欠壓保護作用。過(guò)熱保護等功能是芯片內部的電路,無(wú)需設計外圍電路。
該系統的無(wú)刷直流電機內置有3個(gè)霍爾效應傳感器用來(lái)檢測轉子位置,一旦決定電機的換相,并可以根據該信號來(lái)計算電機的轉速。傳感器的輸出端直接接MC33035的4、5、6管腳。當電機正常運行時(shí),通過(guò)霍爾傳感器可得到3個(gè)脈寬為180度電角度的互相重疊的信號,這樣就得到6個(gè)強制換相點(diǎn),MC33035對3個(gè)霍爾信號進(jìn)行譯碼,使得電機正確換相。
當MC33035的11腳接地時(shí),電機轉速為0,即可實(shí)現剎車(chē)制動(dòng)。
MC330399是Motorola公司配合MC33035專(zhuān)門(mén)設計的無(wú)刷電機閉環(huán)速度控制器,這是一個(gè)8腳的雙列直插窄式集成電路塊。MC33039對輸入的轉子位置信號碼進(jìn)行有關(guān)的處理,產(chǎn)生一個(gè)與電機實(shí)際轉速成正比的轉速電壓信號。
從電機轉子位置檢測器送來(lái)的三相位置檢測信號（SA、SB、SC）一方面送入MC33035，經(jīng)芯片內部譯碼電路結合正反轉控制端、起?？刂贫?、制動(dòng)控制端、電流檢測端等控制邏輯信號狀態(tài)，經(jīng)過(guò)運算后，產(chǎn)生逆變器三相上、下橋臂開(kāi)關(guān)器件的六路原始控制信號，其中，三相下橋開(kāi)關(guān)信號還要按無(wú)刷直流電機調速機理進(jìn)行脈寬調制處理。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(guò)驅動(dòng)放大后，施加到逆變器的六個(gè)開(kāi)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，轉子位置檢測信號還送入MC33039，經(jīng)F/V轉換，得到一個(gè)頻率與電機轉速成正比的脈沖信號FOUT，其通過(guò)簡(jiǎn)單的阻容網(wǎng)絡(luò )濾波后形成轉速反饋信號，利用MC33035中的誤差放大器即可構成一個(gè)簡(jiǎn)單的P調節器，實(shí)現電機轉速的閉環(huán)控制。實(shí)際應用中，還可用外接各種PI、PID調節電路實(shí)現復雜的閉環(huán)調節控制，如圖3所示。
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