CN202111652U - 一种基于pwm波控制的直流电机调速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PWM波控制的直流电机调速器，此种类型的调速器采用并联形式的半桥电路实现对直流电机的控制。采用IR4427作为PWM波值的放大器，另外为了保证单片机的安全和信号的有效传输，采用光电隔离措施。该调速器是采用了6片N沟道的MOSFET做驱动，3片P沟道的MOSFET做刹车的调速设备。按一片MOSFET内阻4mΩ算，6片并联的内阻为0.67mΩ，该调速器可以提供200A的驱动电流。本实用新型结构简单，制作方便，成本低廉，经济实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流电机控制方面的调速设备，特别涉及一种基于PWM波控制的，具有能耗制动的大功率直流电机调速器。
背景技术
很多直流电机调速器时常采用2片或多片33886并联来增加驱动能力，也有一些方案使用H桥驱动电路。然而，H桥电路对于不需要反转的直流电机来说，往往浪费了很多资源，并且这种H桥驱动电路只用作初级调速，而和真正竞赛级调速器的性能则不是一个级别。同时，现有的一些调速器往往在竞赛级赛车上不能提供模块化设计，需要使用者另外设计连接器件，如光耦和放大器，有使用不便的缺点。多个MOSFET并联组成的大功率直流电机调速器往往用在竞赛级赛车或其他一些场合，它有驱动功率大，控制方便，实现模块化设计的优点。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种多个MOSFET并联组成的大功率直流电机调速器，采用6个N沟道MOSFET并联和3个P沟道MOSFET并联，构成半桥电机驱动电路，实现大功率加速和能耗制动。其优势是可以降低驱动电压的大小，从而避避免了设计稳压模块提供较高电压，同时实现了能耗制动和模块化设计，安装简便，该调速器适用于提供PWM波信号的控制器。
为了实现上述目的，本实用新型的原理如下：
如图1所示，下边的MOSFET控制加速，上边的MOSFET控制刹车。当处于加速状态时，上边的MOSFET关断，用PWM信号控制下边的MOSFET来控制加速；当处于刹车状态时，为能耗制动设置了1k的电 阻，PWM1信号控制上边的MOSFET，使电机和MOSFET串联，电机能量大部分消耗在MOSFET和1k的电阻上，最终实现能耗制动。整个调速器的供电都采用一个电源，电源电压7.2V就是一个合适的工作电压，放大器、光耦、MOSFET都在该电源下工作。
直流电机调速器时常采用2片或多片33886并联来增加驱动能力，也有一些方案使用了自制的H桥驱动电路。然而，H桥电路对于普通车模来说，只用作初级的调速器，而和真正竞赛级调速器的性能则不是一个级别。表1是4种调速设备参数表。
表1：4种调速设备参数表
| 型号 | 内阻 | 承载电流 |
| MC33886 | 120mΩ | 5A |
| IRF540 | 77mΩ | 23A |
| GTX | 0.35mΩ | 700A |
| 本实用新型 | 0.67mΩ | 200A |
由表1可以看出，本文所涉及的使用新型，其驱动电流可以达到200A，虽然比常用的GTX驱动电流小，但是对于竞赛级调速器和一般直流电机调速足够了。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种基于PWM波控制的直流电机调速器，设计了6片MOSFET做驱动，3片MOSFET做刹车的调速设备，设置了1K的电阻作为能耗制动的电阻。
采用IR4427或者MAX4427作为放大器，用来有效放大PWM波，放大后的PWM波直接控制调速器，达到驱动电机的目的。
所述基于PWM波控制的直流电机调速器，为了保证单片机的安全和信号的有效传输，采用光耦实现光电隔离。
附图说明
图1为本实用新型所涉及的最简单的半桥调速电路。
图2为本实用新型所涉及的并联型电机半桥驱动电路。
图3为本实用新型中所涉及的放大器和光耦连接示意图。
图4为直流电机调速器与控制器，电机、电源连接的电路模块图。
具体实施方式：
为了使本实用新型的设计特征、技术手段易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本实用新型。
实施例：
并联型半桥驱动电路，参看图2，所示6片N沟道的MOSFET做驱动，3片P沟道的MOSFET用做刹车，该调速设备左边分为两个公共端PWM1、PWM2。电机接如图3所示的并联型电机半桥驱动电路的输出端。
两个公共端PWM1、PWM2分别与图3所示的OUT 1、OUT 2连接，光耦和放大器IR4427按图3所示连接方式连接。
参看图3，放大器和光耦连接示意图，光耦左端(也就是整个图3左端)Vin1和Vin2分别接控制器的PWM信号，其中Vin1接控制器的PWM01口，控制能耗制动；Vin2接控制器的PWM02口，控制电机驱动。
参看图4，该图是直流电机调速器与控制器，电机、电源连接的电路模块图，该图包涵了图2，图3所涉及的内容，左端接控制器的PWM01口和PWM02，分别控制能耗制动和电机驱动。电机接如图4所示的输出端，整个调速器选用7～12V电压作为工作电压。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种基于PWM波控制的直流电机调速器，其特征在于，采用6个N沟道MOSFET并联和3个P沟道MOSFET并联，构成半桥电机驱动电路，实现大功率加速和能耗制动。
2.根据权利要求1所述的基于PWM波控制的直流电机调速器，其特征在于，该调速器是设计了6片MOSFET做驱动，3片MOSFET做刹车的调速设备。
3.根据权利要求1所述的基于PWM波控制的直流电机调速器，其特征在于，为3个P沟道MOSFET实现能耗制动设置了1k的电阻，PWM1信号控制上边的MOSFET，使电机和MOSFET串联，电机能量大部分消耗在MOSFET和1k的电阻上。
4.根据权利要求1所述的基于PWM波控制的直流电机调速器，其特征在于，整个调速器的供电都采用一个电源，电源电压7.2v就是一个合适的工作电压，放大器、光耦、MOSFET都在该电源下工作。
5.根据权利要求1所述的基于PWM波控制的直流电机调速器，其特征在于，该调速器适用于提供PWM波信号的控制器。
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| CN108092493A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-05-29 | 南京工程学院 | 一种SiC MOSFET串联电路 |
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| CN108092493A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-05-29 | 南京工程学院 | 一种SiC MOSFET串联电路 |
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