CN205754091U - 一种有刷电机驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有刷电机驱动器，包括控制模块、功率驱动模组和反馈信号模组，其中控制模块包括连接到上位机的微处理器单元、微处理器单元连接逻辑输入单元，逻辑输入单元连接光隔离放大单元，光隔离放大单元连接电平转换单元；功率驱动模组包括连接到电机绕组上的H桥模块单元，在所述H桥模块单元上连接有输出保护单元、控制模块的电平转换单元、自举电路单元和电源输入单元；反馈信号模组包括连接到电机绕组的电流传感器、编码器和霍尔传感器，电流传感器、编码器和霍尔传感器均连接微处理器单元。本实用新型的有刷电机驱动器，提供简单完善的电机控制闭环系统，能实时准确采集位置环、速度环、电流环信息，精确控制有刷电机运动。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种有刷电机驱动器，属于电机控制领域。
背景技术
驱动IGBT电压型功率件有许多种具有保护及隔离功能的集成驱动模块。这些模块具有多种保护功能、隔离驱动、电路参数一致性好、运行稳定可靠等优点，但其相对价格较高，只能驱动单个功率管；在传统方案中，以单片机直接控制数字电路，运算速度慢，控制运行负载繁琐，并且以往的电机控制器在换向的时候由于绕组电感等因素的影响，会造成换向是的电流波动，影响采集的数据，采集精度低。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种有刷电机驱动器，其所采用的控制驱动电路通过多路传感器检测和反馈电机绕组的位置环、速度环、电流环信息，并结合H桥电路实现对电机控制闭环系统，能实时准确采集，精确控制电机运动。
具体的说，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种有刷电机驱动器，包括控制模块、功率驱动模组和反馈信号模组，其中控制模块包括连接到上位机的微处理器单元、微处理器单元连接逻辑输入单元，逻辑输入单元连接光隔离放大单元，光隔离放大单元连接电平转换单元；功率驱动模组包括连接到电机绕组上的H桥模块单元，在所述H桥模块单元上连接有输出保护单元、控制模块的电平转换单元、自举电路单元和电源输入单元；反馈信号模组包括连接到电机绕组的电流传感器、编码器和霍尔传感器，电流传感器、编码器和霍尔传感器均连接微处理器单元。
通过上述结构改进，利用编码器获得电机绕组的计数码值，并通过差分信号转换电路传输到微处理器，从而得到电机转子的位置信息；利用霍尔传感器获得电机转子的转速，通过霍尔信号接口电路单元传输到微处理器，从而得到电机转子的位置和速度信息；利用电流传感器获得电机转子的电路电流，并通过电流检测单元电路传输到微处理器，从而得到电机转子的电流信息；上述三组反馈信号，使得微处理器能够准确采集位置环、速度环、电流环信息，利用这些信息微处理器能产生数字控制量，微处理器的GPIO口读取数字控制量并比较产生PWM控制信号经过光电隔离放大单元输出，驱动功率单元上下桥臂的开关信号。调节电机两端的电压，实现电机的闭环控制。同时，上位机可向微处理器中传输控制指令，调整其数字控制量。
其中，微处理器单元通过串口扩展芯片RS232接口电路与上微机连接。
其中，逻辑输入单元为施密特触发器。
其中，H桥模块单元电路为4个MOS管，自举电路单元连接提供上管高压侧MOS管导通电压，逻辑输入单元的PWM信号控制下管低压侧MOS管的导通。
附图说明
图1为本实用新型的有刷电机驱动器电路结构连接示意图。
具体实施方式
为了更好的说明本实用新型驱动器电路的工作原理和功能，在下述实施中申请人结合附图对本实用新型的有刷电机驱动器的结构、连接以及各部件的规格、功能等进行了详细说明。如下所述仅为示意性的，本领域技术人员在理解和掌握本实用新型发明实质基础上所进行的调整和改进依旧属于本实用新型的保护范围。
参考图1，本实用新型的有刷电机驱动器，包括控制模块、功率驱动模组和反馈信号模组，其中控制模块包括通过RS232电路连接到上位机的微处理器单元(通常采用CPU作为控制器，也可根据需要采用特定的SoC、DSP等)、微处理器单元连接逻辑输入单元，逻辑输入单元连接光隔离放大单元，光隔离放大单元连接电平转换单元；功率驱动模组包括连接到电机绕组上的H桥模块单元，在所述H桥模块单元上连接有输出保护单元、控制模块的电平转换单元、自举电路单元和电源输入单元；反馈信号模组包括连接到电机绕组的电流传感器、编码器和霍尔传感器，电流传感器、编码器和霍尔传感器均连接微处理器单元。
其中，微处理器通过编码器、霍尔传感器反、电流传感器获得电机的反馈信号。编码器用于记录正交编码器的脉冲实现位置和速度反馈，通过编码器差分信号MC3486芯片把来自电机的编码器A+、A-、B+、B-、I+、I-6路差分信号转换为A、B、I三路信号,以便CPU进行脉冲采集计数；电流传感器的电流检测单元检测电机的电流信息，微处理器CPU通过AD接口采集该信息。所用的电流传感器单元通常由两个电流转电压检测LEM组成，检测其中两路电压就可以检测电流值状态。实现电流闭环；霍尔传感器用来实现电机回零点检测，从而将电机的位置状态反馈给微处理器。微处理器器利用电流采样值，读取编码器计数，并可结合来自上微机的控制指令执行计算和输出数字控制量，微处理器的GPIO口读取数字控制量并比较产生PWM控制信号，PWM经过光电耦合隔离放大单元和电平转换单元，输出控制MOS管，调节电机两端的电压大小，实现电机的闭环控制。
在逻辑单元输入部分，通过逻辑输入PWM信号,经过电平转换,转换成MOS管需要的电平信号。逻辑输入单元采用滞后为0.1VDD的施密特触发器，以提高抗干扰能力和接 收缓慢上升的输入信号。而且其输入和栅极驱动之间开通与关断传播延迟为120ns和95ns。其输出级由两个推挽连接的N沟道MOSFET组成，由输入电路驱动，每个MOSFET能够吸收或给出2A栅级电流，由于推挽接法，栅极驱动波形的上升时间比下降时间慢。用错位的感性负载，较慢开通可以减少续流二极管中峰反向恢复电流，但开通损耗有上升。另一方面，推挽接法的全部2A电流输出能力栅极放电电流。在推挽法中下侧器件的源极被独立地漏极，以便栅极驱动电流形成回路。
其中，自举电路连接至高压侧器件的源极，并且随高压器件在两干线摆动。高压侧通道驱动的功率MOSFET的栅电荷自举电容提供，在上桥臂开关管处于断态，同时下桥臂开关管倒通时，自举电容通过自举二极管被VCC电源充电。自举电路中具有自举二极管和自举电容，自举电容的电压仅为VCC电源电压，H桥电路用到4个MOS管，两个上管和两个下管。自举电路提供上管高压侧MOS管导通电压。下管低压侧MOS管通过PWM信号来控制导通。
其中，输出保护单元采用常见规格，集成过压、欠压、短路、过热等故障检测电路，增强系统可靠性及稳定性。
CPU的GPIO接口每隔一定的周期读取编码器的脉冲信号，以及通过AD接口读取电流信号，根据CPU读取的数字控制量，比较CPU产生的PWM控制信号，比较的输出控制信号经过光耦隔离器放大输出，再经过电平转换信号，转换为H桥模块单元电路MOS管所需要的电压信号，来驱动MOS管上下桥臂开关信号，上桥臂借助自举电路来控开关信号，来控制电机两端的电压大小，实现直流电机的闭环控制。
Claims (3)
1.一种有刷电机驱动器，其特征在于包括控制模块、功率驱动模组和反馈信号模组，其中控制模块包括连接到上位机的微处理器单元，微处理器单元连接逻辑输入单元，逻辑输入单元连接光隔离放大单元，光隔离放大单元连接电平转换单元；功率驱动模组包括连接到电机绕组上的H桥模块单元，在所述H桥模块单元上连接有输出保护单元、控制模块的电平转换单元、自举电路单元和电源输入单元；反馈信号模组包括连接到电机绕组的电流传感器、编码器和霍尔传感器，电流传感器、编码器和霍尔传感器均连接微处理器单元。
2.根据权利要求1所述的有刷电机驱动器，其特征在于微处理器单元通过串口扩展芯片RS232接口电路与上位机连接。
3.根据权利要求1所述的有刷电机驱动器，其特征在于逻辑输入单元为施密特触发器。
Priority Applications (1)
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| CN201620336089.3U CN205754091U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种有刷电机驱动器 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN201620336089.3U Active CN205754091U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种有刷电机驱动器 |
Country Status (1)
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2016
- 2016-04-20 CN CN201620336089.3U patent/CN205754091U/zh active Active
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