一种基于小功率高温无刷直流电动机驱动器设计
摘要：设计了一种能够在高温环境下工作的小功率无刷直流电动机驱动器。驱动器逻辑部分采用高性能的单片机，开关主电路中采用特殊结构，省去了功率器件的驱动芯片，整个驱动器只需一个外部电源。驱动器具有开环调速和恒功率运行等控制功能。实验结果表明该驱动器可在150℃高温环境下稳定运行。
0 引 言
高温电机在石油测井、航天及国防等领域有广泛的应用，目前一般采用感应电机但感应电机存在功率因数低、损耗大、效率低，温升高，而且速度和功率控制电路非常复杂。无刷直流电机转子为永磁结构，转子无电流、效率高、功率密度大、驱动电路简单、控制方便，因而是替代高温感应电机的理想产品。驱动电路是无刷直流电机系统适应高温环境的关键，必须满足耐高温、可靠性高等高温环境的要求。本文针对这些要求设计开发了一种能够在高温环境下工作的小功率无刷直流电动机的驱动器。该驱动器采用了高等级的军工级器件，可驱动额定电压为12 V、额定电流小于2 A的无刷直流电机，具有开环速度调节和恒功率运行等控制功能。驱动器的逻辑部分采用高性能的单片机；开关主电路中采用了特殊结构，从而省去了功率器件的隔离或悬浮自举驱动芯片，大大简化了驱动电路的结构；逻辑电路部分的电源由功率电源稳压得到，从而使整个驱动器只需一个外部电源。对驱动器在150℃的高温环境下进行的运行实验证明了其运行的可靠性。
1系统硬件电路设计驱动器硬件主要包括单片机电路、开关主电路、限流保护电路等原理图如图1所示。
l_1单片机部分
驱动器的逻辑部分采用具有A／D转换、PwM信号输出功能的耐高温单片机芯片。该工字电感器部分主要完成电机转子位置信号的采集、电动机换相逻辑信号的生成、PwM信号的生成、电机正／反转控制和起动／停止控制等功能。
(1)换相逻辑信号产生单片机根据电机转子位置信号给出换相逻辑信号。图1中单片机的P1．O、P1．1、P1．2引脚连接电机转子位置传感器，采集转子位置信号。P2．O、P2．1、P2．2、P2．3、P2．4、P2．5引脚为换相逻辑控制信号的输出端。单片机通过编程把电机转子位置信号转换为对应的换相逻辑。电机运行时根据采集到的电机转子位置信号HAl、HA2、HA3通过向P2口送对应控制字的方式把6路换相逻辑信号送到 P2．0、P2．1、P2．2、P2．3、P2．4、P2．5引脚。
(2)PwM信号生成驱动器的速度调节采用脉宽调制方法，即通过改变PWM信号的占空比来控制电机电枢电压，从而实现开环调速。该驱动器采用给单片机输入一个可调的模拟电压的方式来调节PWM信号的电感生产占空比。
单片机的P2．7引脚为PWM信号输出端。
PwM信号的频率由单片机内的寄存器PWMl值确定。PWM信号的占空比由寄存器PwM0的值确定。在单片机的一个A／D转换输入端P1．7引脚输入模拟电压信号SPCIN。该模拟电压经单片机采样转换成的数上海 电感器字量，再送到寄存器PwM0来改变PWM信号的占空比，实现速度调节。
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。
下桥臂的N沟道MOSFET可直接由逻辑电路驱动。上桥臂的P沟道MOSFET的驱动电路由三极管和电阻构成，通过电阻分压构造管子的驱动电压。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
关于恒流源的问题想请教大家手头没有ad8276可以用其他的运放替代吗？手头有ad623 ad620 还有其他运放如op07 lm324等，，还有出电压可以用tl431吗？参考输入改成同相输入可以吗？请各位指教，定当虚心接受各位意见用别的运放当然可以，电压基准也可以用别的方法包括TL431来实现，但要注意正确设计电路。 chunyang 发表于 2015-7-31 23:47用别的运放当然可以，电
精密放大器：零漂移特性和更宽电源电压及输入电压运放是信号调理的关键部件，可以实现放大、缓冲、驱动、电平移位、有源滤波、I-V转换、V-I转换以及各种数学运算功能(加、减、积分、微分、乘除法等)。在不同的应用中，对功能的不同要求已经催生出许多不同类
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