CN201528304U - 一种单相直流无刷电机智能控制装置 - Google Patents

一种单相直流无刷电机智能控制装置 Download PDF

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张巍然
孙文钊
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Shaanxi Aerospace Navigation Equipment Co., Ltd.
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BAOJI HUAKE AEROSPACE ELECTRO-MECHANICAL INDUSTRYL Co Ltd
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Abstract

本实用新型目的是提供一种单相直流无刷电机智能控制装置，具有作为控制器的单片机，在单片机上连接有复位电路、调速电路、过流检测电路、串口编程电路、速度反馈/输出电路和MOS桥驱动电路以及电源系统，复位电路通过单片机中A/D转换器接入，单片机中PWM脉宽调制输出口与MOS桥驱动电路连接，MOS桥驱动电路接入MOS桥功率输出电路及单片机端口C并和电机连接，调速电路、过流检测电路、串口编程电路一起接入单片机端口B，速度反馈/输出电路接入单片机端口C。本实用新型单相直流无刷电机的智能性控制电路，突破了通常电机控制电路的寿命短，发热量大、电磁辐射大等技术难点，从而达到了安全、有效、绿色的控制技术能力。

Description

一种单相直流无刷电机智能控制装置
技术领域
本发明涉及电子技术、自动控制技术等技术领域，它是针对宽范围电压(30-60V)、较大电流(3A)的单相直流无刷电机的智能性控制电路，突破了通常电机控制电路的寿命短，发热量大、电磁辐射大等技术难点，从而达到了安全、有效、绿色的控制技术能力。
背景技术
近年来，直流无刷电机以其效率高、噪音小、启动力矩大、免维护(相对于有刷电机)，在微特电机领域得到了越来越广泛的应用。目前用于无刷电机控制的专用集成电路种类有很多，这些专用芯片对使用电压、工作电流及电机类型都有一定要求。实践证明使用专用芯片设计控制器在芯片的选择、驱动电路设计及试验等环节并非省时省力，而且在使用过程中经常是发热、容易损坏、电磁辐射大。
发明内容
本实用新型目的是提供一种单相直流无刷电机智能控制装置，以克服现有专用芯片设计控制器在芯片在使用过程中经常是发热、容易损坏、电磁辐射大的弊端。
具体地说，一种单相直流无刷电机智能控制装置，具有作为控制器的单片机，在单片机上连接有复位电路、调速电路、过流检测电路、串口编程电路、速度反馈/输出电路和MOS桥驱动电路以及电源系统，复位电路通过单片机中A/D转换器接入，单片机中PWM脉宽调制输出口与MOS桥驱动电路连接，MOS桥驱动电路接入MOS桥功率输出电路及单片机端口C并和电机连接，调速电路、过流检测电路、串口编程电路一起接入单片机端口B，速度反馈/输出电路接入单片机端口C。
本实用新型单相直流无刷电机的智能性控制电路，突破了通常电机控制电路的寿命短，发热量大、电磁辐射大等技术难点，从而达到了安全、有效、绿色的控制技术能力。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型中MOS桥功率输出电路。
图3为本实用新型中过流检测电路。
图4为本实用新型中电源电路。
图5为本实用新型中PWM输出波形。
具体实施方式
如图1本实用新型原理框图所示，一种单相直流无刷电机智能控制装置，其具有作为控制器的单片机，在单片机上连接有复位电路、调速电路、过流检测电路、串口编程电路、速度反馈/输出电路和MOS桥驱动电路以及电源系统，复位电路通过单片机中A/D转换器接入，单片机中PWM脉宽调制输出口与MOS桥驱动电路连接，MOS桥驱动电路接入MOS桥功率输出电路及单片机端口C并和电机连接，调速电路、过流检测电路、串口编程电路一起接入单片机端口B，速度反馈/输出电路接入单片机端口C。控制器采用PIC16F876单片机，使用的功能和接口有：四路输入10位A/D转换器，分辨率达十位的PWM脉宽调制输出口CCP1，端口B、C。
MOS驱动电路：用于低压控制器的驱动芯片IR2108是美国国际整流器公司(International Rectifier Company)的产品，可驱动MOSFET或IGBT。该芯片的应用简化了驱动电路的设计。IR2108内部采用自举技术设计出悬浮电源，实现一相两个N沟道逆变桥输出电路的控制。
MOS桥功率输出：如图2，采用标准H桥输出，MOS管由IR2108芯片驱动，为了保证长期稳定工作选用大功率耐温较高的MOS管，并且每个MOS管配备泄流二极管，从而保证大电流功率器件长期稳定工作。
过流检测电路：如图3所示，电压比较器的反相输入端接入采样电阻端，输出接到单片机的终端输入口，当电流太大，产生中断信号，单片机做相应处理。从而保证了电机在过载及堵转等电流较大情况下电机及控制、驱动系统不受到伤害。
电源电路：如图4，为了保证调整管的长期稳定工作，克服传统电路中调整管温度过高(经过测量在70度以上)的缺陷，避免调整管的损坏，电路中采用了两个调整管分压的方式；另外选用了耐温较高的大功率管。
经过连续运转2000小时，调整管的温度仅为30度，输出12V和5V电压信号稳定，从而保证了电源系统的长寿命。
软件设计：如图5，根据霍尔信号的高低电平，来确定PWM四路输出方式。
(1)初始化设置
设置相关端口(端口A、B、C)，通过写入专用寄存器实现。
设置PWM的相关寄存器及变量。
设置AD转换的相关寄存器及变量。
设置中断相关寄存器。
(2)主程序内容
单片机内部功能模块包括A/D转换器、开放中断，PWM功能的输出，将速度输入输出表数据写入指定存储器单元。检测过流状态，根据不同过流的不同情况确定减速、停机或重启。
(3)中断服务程序
判断中断类型，如AD中断、外部中断、定时器中断，然后根据不同类型做出相应处理。
(4)子程序
子程序包括延时程序、PWM输出程序、A/D转换程序、数据处理程序、换向处理程序等。
参考和分析了多种专用集成电路工作原理后，设计出用单片机控制有位置传感器的单相无刷电机控制、驱动、外围电路，有以下优点。
(1)单片机在改变功能和价格上优于专用芯片；
(2)软件程序便于加密，有利于知识产权的保护；
(3)软件编程灵活，可根据用户需求增加和完善功能。
(4)电路安全可靠、发热低、寿命长。

Claims (1)

1.一种单相直流无刷电机智能控制装置，其特征是具有作为控制器的单片机，在单片机上连接有复位电路、调速电路、过流检测电路、串口编程电路、速度反馈/输出电路和MOS桥驱动电路以及电源系统，复位电路通过单片机中A/D转换器接入，单片机中PWM脉宽调制输出口与MOS桥驱动电路连接，MOS桥驱动电路接入MOS桥功率输出电路及单片机端口C并和电机连接，调速电路、过流检测电路、串口编程电路一起接入单片机端口B，速度反馈/输出电路接入单片机端口C。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102403941A (zh) * 2010-09-17 2012-04-04 台达电子工业股份有限公司 风扇用直流无刷马达的驱动装置及其驱动方法
CN102664573A (zh) * 2012-05-29 2012-09-12 葛周通 用于交流永磁同步电机的直流控制装置
CN104199327A (zh) * 2014-08-26 2014-12-10 济南科亚电子科技有限公司 渣土运输车辆密封装置用控制器

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TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140718

Address after: Baoji City, Shaanxi Province, 721006 West Road Weibin District No. 43

Patentee after: Shaanxi Aerospace Navigation Equipment Co., Ltd.

Address before: 721006 building, No. 2 Ying Da Road, Baoji Development Zone, Shaanxi

Patentee before: Baoji Huake Aerospace Electro-Mechanical Industryl Co., Ltd.

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