CN202978792U - 一种无刷直流电机的控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无刷直流电机的控制器，它包括管壳、安装在管壳中的DBC基板以及控制电路，所述的控制电路包括换向逻辑电路和三相功率桥电路两部分，其中，换向逻辑电路中设置三个波形信号输入端、一个旋转方向控制信号输入端以及六个脉冲信号输出端，三相功率桥电路中设置了六个脉冲信号输入端和三个控制信号输出端。本实用新型的有益效果是：减小了控制器的体积，减轻了重量，便于操作，提高了航天器的性能，可广泛应用于导弹、卫星、飞船等各类航天器上，使相关的伺服系统或机械执行机构的可靠性得到提高、寿命延长，并具有可靠性高、使用寿命长、抗辐照等特点，对提高航天器的性能有着重要的意义和实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无刷直流电机的控制器，属于无刷电机控制技术领域。
背景技术
无刷直流电动机作为一种执行驱动元件，广泛应用于各种机电设备中。用于卫星、飞船等航天器上的无刷直流电动机，由于有高可靠、抗辐射、真空环境等要求，使得其中的控制器一般都是由分立器件组成，导致体积大、重量重，不利于提高航天器的性能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机的控制器，能减小控制器的体积，减轻重量，便于操作，提高航天器的性能。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种无刷直流电机的控制器，它包括管壳、安装在管壳中的DBC基板以及布置在DBC基板上的控制电路，所述的控制电路包括换向逻辑电路和三相功率桥电路，其中，换向逻辑电路中设置三个波形信号输入端、一个控制信号输入端以及六个脉冲信号输出端，三相功率桥电路中设置了与换向逻辑电路脉冲信号输出端对应的六个脉冲信号输入端和三个控制信号输出端，换向逻辑电路的波形信号输入端与用于检测无刷直流电机的转子位置的霍尔器件相连，控制信号输入端与检测无刷直流电机的转向输出端相连，脉冲信号输出端分别与三相功率桥电路中的脉冲信号输入端相连，三相功率桥电路的控制信号输出端与无刷直流电机的三相连接。
所述的换向逻辑电路中设置了六个反相器、三个异或门和六个与门，异或门构成旋转方向控制电路，与门构成换向逻辑控制电路。
所述的三相功率桥电路中设置有六个MOSFET，MOSFET的源极和漏极之间设置有续流保护二极管。
本实用新型的有益效果在于：利用换向逻辑电路和三相功率桥电路并配合模块化设计，减小了控制器的体积，减轻了重量，便于操作，提高了航天器的性能，可广泛应用于导弹、卫星、飞船等各类航天器上，使相关的伺服系统或机械执行机构的可靠性得到提高、寿命延长，并具有可靠性高、使用寿命长、抗辐照的特点，对提高航天器的性能有着重要的意义和实用价值。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的换向逻辑电路图；
图3为本实用新型的三相功率桥电路电路图。
其中，1-管壳，2-DBC基板,3-无刷直流电机，4-霍尔器件。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1，一种无刷直流电机的控制器，它包括管壳1、安装在管壳1中的DBC基板2以及布置在DBC基板2上的控制电路，所述的控制电路包括换向逻辑电路和三相功率桥电路，其中，换向逻辑电路中设置三个波形信号输入端、一个控制信号输入端以及六个脉冲信号输出端，三相功率桥电路中设置了与换向逻辑电路脉冲信号输出端对应的六个脉冲信号输入端和三个控制信号输出端，换向逻辑电路的波形信号输入端与用于检测无刷直流电机3的转子位置的霍尔器件4相连，控制信号输入端与检测无刷直流电机3的转向输出端相连，脉冲信号输出端分别与三相功率桥电路中的脉冲信号输入端相连，三相功率桥电路的控制信号输出端与无刷直流电机3的三相连接。
所述的换向逻辑电路中设置了六个反相器、三个异或门和六个与门，异或门构成旋转方向控制电路，与门构成换向逻辑控制电路。
所述的三相功率桥电路中设置有六个MOSFET，MOSFET的源极和漏极之间设置有续流保护二极管。
如图2，用方波驱动的三相六状态工作方式的无刷直流电动机，每个功率管导通角度为120°，每个时刻有两个功率管处于导通状态，因此在逻辑运算部分的主要工作是把由位置传感器，即霍尔器件4反馈回来的三路互差120°电角度、脉宽180°电角度的脉冲信号，经过一系列逻辑运算，产生六路互差60°电角度、脉宽120°电角度的脉冲信号，控制六个功率管的导通。其中，HA、HB、HC为三个霍尔传感器的输出信号，FX电机转向控制信号，通过电路中的三个异或门实现电机的转向控制。
如图3，三相功率桥电路采用P沟道/N沟道MOSFET互补的电路结构，电路中，由于上桥臂采用P沟道MOSFET，相对于输入电压为负偏置的驱动信号，可以通过一个小功率三极管控制的电阻分压电路来实现，避免了上桥臂采用N沟道MOSFET时需要隔离驱动或自举电路驱动的驱动方式，使电路得以简化。在电机工作时，会产生较大的反电势，在功率MOSFET源极和漏极之间增加了续流保护二极管，由于逻辑时序设计时保证了桥臂上下管的导通时间相差60°的电角度，因此不需要额外考虑增加桥臂上下管的死区设置。在降额设计方面，所以器件的降额因子（电压、电流、功率降额、温升等）按I级降额设计。电路中的电阻通过厚膜工艺形成，集成电路选用具有抗辐照能力并经验证的成熟芯片，MOSFET选用抗辐照的第五代（G5）管芯，使电路的抗总剂量能力达到100krad（Si）。
在功率电路中，散热方式以热传导为主，为了使模块内部热分布均匀，热梯度小，采用了导热率高的DBC基板2作为功率器件的粘接载体，增强电路的散热途径，功率管采用再流焊工艺，可以减小接触电阻，降低热阻。由于热量在由芯片向外壳的传导过程中，要遇到芯片本身、粘接层、基板以及外壳的热阻。热流是按照扩散角进行传输，在传导过程中总是沿热阻最小的方向流动。随着外壳热导率的减小，热量垂直方向的传输分量遇到的阻力增加，因而其水平传输分量增加，芯片之间的热耦合增强，芯片温度随着外壳热导率的增加而减小。因此，该电路外壳材料选择了具有电磁屏蔽功能、导热率较好的10#钢。
本实用新型的工作原理为：无刷直流电机3中用于检测转子位置的三个霍尔器件4产生三个的互差120°的方波信号，经整形、转向设置电路后进行逻辑运算，产生六路占空比为1/3的脉冲信号，这六个信号用来控制三相功率桥上MOSFET的导通和截止，使定子绕组上产生一个旋转磁场，该磁场与转子磁场相互作用使转子旋转。
Claims (3)
1.一种无刷直流电机的控制器，其特征在于：它包括管壳（1）、安装在管壳（1）中的DBC基板（2）以及布置在DBC基板（2）上的控制电路，所述的控制电路包括换向逻辑电路和三相功率桥电路，其中，换向逻辑电路中设置三个波形信号输入端、一个控制信号输入端以及六个脉冲信号输出端，三相功率桥电路中设置了与换向逻辑电路脉冲信号输出端对应的六个脉冲信号输入端和三个控制信号输出端，换向逻辑电路的波形信号输入端与用于检测无刷直流电机（3）的转子位置的霍尔器件（4）相连，控制信号输入端与检测无刷直流电机（3）的转向输出端相连，脉冲信号输出端分别与三相功率桥电路中的脉冲信号输入端相连，三相功率桥电路的控制信号输出端与无刷直流电机（3）的三相连接。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机的控制器，其特征在于：所述的换向逻辑电路中设置了六个反相器、三个异或门和六个与门，异或门构成旋转方向控制电路，与门构成换向逻辑控制电路。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机的控制器，其特征在于：所述的三相功率桥电路中设置有六个MOSFET，MOSFET的源极和漏极之间设置有续流保护二极管。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107070316A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-08-18 | 四川建筑职业技术学院 | 基于cpld的三相无刷直流电机驱动控制电路 |
| CN108880397A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种电机驱动电路 |
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- 2012-12-07 CN CN2012206723636U patent/CN202978792U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN108880397A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种电机驱动电路 |
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