無(wú)刷直流電機的保護電路方案

　　如果電壓值大于0.5 V，則會(huì )引發(fā)IR2136內部電路一系列動(dòng)作。具體分析如下，ITRIP引腳連接的比較器輸出1(高電平)，經(jīng)過(guò)輸入噪聲濾波器確認不是由噪聲引起的誤動(dòng)作之后，送到SR鎖存器的S端，即此時(shí)S端為1;同時(shí)比較器輸出的1(高電平)加到與RCIN相連的MOSFET柵極，從而引發(fā)MOSFET漏極和源極導通，即RCIN連接到低，而RCIN在外部還連接了RC延時(shí)電路，如圖8所示。

　　過(guò)流之前，電容被充電至Vcc，并連接到RCIN，但是過(guò)流發(fā)生之后RCIN內部通過(guò)MOSFET連接到地，所以電容沿著(zhù)箭頭所示路徑放電。此時(shí)RCIN引腳為0(低電平)，RCIN又連接到SR鎖存器的R端，所以過(guò)流發(fā)生時(shí)，SR鎖存器的S=1，R=0。根據所學(xué)的SR鎖存器特性表，S=1，R=0，現態(tài)Q=0，那么鎖存器輸出1(高電平)，表示有過(guò)流情況發(fā)生。鎖存器輸出分為兩路(如箭頭所示)，一路使FAULT輸出低電平，FAULT可以接到單片機各種檢測端口進(jìn)行相應的過(guò)流處理;另一路關(guān)斷上橋臂的3個(gè)MOS管，從而使電機停轉實(shí)施保護。

3.1.3 單片機固件軟件級過(guò)流保護

　　單片機軟件中設定好過(guò)流門(mén)限數值之后，軟件通過(guò)A/D實(shí)時(shí)采集電流檢測電路輸出的電壓信號，并解算得到對應的電流值，與過(guò)流保護門(mén)限值進(jìn)行比較。如果實(shí)時(shí)電流值大于過(guò)流門(mén)限值，則執行相應的電機保護動(dòng)作;如果實(shí)時(shí)電流值小于過(guò)流門(mén)限值，則繼續采集電流值進(jìn)行比較，以此循環(huán)。

　　軟件流程如圖9所示。

　　3.2 過(guò)壓保護

　　線(xiàn)電壓檢測電路的設計與電流檢測電路的設計大體相同。過(guò)壓：檢測直流母線(xiàn)電壓，如果高于上限電壓值，則發(fā)送警告信息幀，并停止驅動(dòng)電機。過(guò)壓保護如圖10所示。

　　電路簡(jiǎn)單實(shí)用，直接檢測母線(xiàn)電壓，如果電壓高于程序中的設定值，則做出相應的保護動(dòng)作。在軟件編程的時(shí)候采用了查詢(xún)法，即只有在進(jìn)行電壓檢測的程序段中打開(kāi)A/D，檢測中斷標志，然后讀數并返回電壓值，最后再關(guān)A/D，這樣不用在整個(gè)程序執行過(guò)程中一直打開(kāi)A/D采集模塊，從而提高了程序執行的效率。

　　3.3 欠壓保護

　　欠壓：檢測直流母線(xiàn)電壓，如果低于下限電壓值，則發(fā)送警告幀，并停止驅動(dòng)電機，以保護電池。

　　欠壓保護：第一套方案和上面的過(guò)壓保護過(guò)程類(lèi)似;第二套方案使用了IR2136內部集成的自身工作電源檢測器。從IR2136內部原理框圖可以看出，當Vcc欠壓時(shí)，FAULT輸出低電平，同時(shí)3個(gè)上橋臂的MOS管被關(guān)斷。

　　4 實(shí)驗測試

　　在實(shí)驗室對設計制成的電路板進(jìn)行了測試。測試條件為：電機與直流母線(xiàn)電壓均為48 V(DC)，負載電機為750 W無(wú)刷直流電動(dòng)機，PWM斬波頻率為10 kHz。

　　圖11便是用示波器觀(guān)察到I/V電路的電壓信號波形。通過(guò)電壓信號可以看出，電流信號的波形為方波，同時(shí)方波中含有豐富的PWM高次諧波分量，所以在送至單片機的A/D口之前，需要進(jìn)行信號調理。

　　圖12是調整LPF截至頻率為f=1.126 Hz之后，放大8倍的電壓波形。在500 mV下，PWM中點(diǎn)的電壓信號紋波很小，符合設計標準。

　　5 結語(yǔ)

　　根據本文內容設計并實(shí)現的無(wú)刷直流電動(dòng)機保護電路，簡(jiǎn)單可靠，效果良好，可以為交流調速系統、直線(xiàn)電機控制、開(kāi)關(guān)磁阻、電機控制、USP等的研究提供參考。