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调节直流电机的PWM驱动控制电路设计

来源:安博电竞官网登录入口    发布时间:2024-01-27 15:09:10

PWM 脉宽调制是一种调节直流电机速度的好办法,本文描述了两种驱动电路,采用24V供电(可接受输

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  PWM 脉宽调制是一种调节直流电机速度的好办法,本文描述了两种驱动电路,采用24V供电(可接受输入范围15V-30V),最大电流80A。这些驱动器可拿来调节小型电动车的行驶速度。第一个驱动器用了一个PROFET功率管,以500Hz的开关频率工作。第二个则用的是MOSFET功率管,以20KHz的频率工作。我们都知道,开关频率高的更加理想。

  理想的开关频率应该比电机的转速高得多,让电机产生一种真正是被直流驱电动的错觉。定量的说,开关频率至少要是电机转速的5倍以上。举个例子,如果电机转速6000rpm(100 rps),开关频率就得是100Hz * 5 = 500Hz以上。其他的还有一种计算方式是开关频率远高于电机的时间常数的倒数,即1/Ta,其中Ta=L/R 是电机时间常数。L和R,很显然,代表的是电机的内部阻抗。 典型的直流电机,如200W功率,24V供电的,L =1mH,R=0.5欧。 这样算下来,1/Ta = R/L = 0.5/0.001 = 500Hz, 这样一来的话,开关频率就要达到KHz量级。前文所述的20KHz正是一种常用的频率。这同时也避开了电机在音频的范围内的振动和噪声干扰。

  下图中的电路不难在面包板上搭出来,最好把功率器件(PROFET或MOSFET)单独放在一块板上,并配上散热器。看看后面的实物电路照片,功率器件必须要和供电电源或者蓄电池以及电机用很粗的线平方毫米)的镀锡铜线连接功率器件和线缆接插件。这对于平均电流20A以下的电机来说足够了。接插件再引出导线平方毫米以上。对于更高电流的电机,很显然要用更加组厚的线缆。在这里要格外的注意不能有任何形式的短路,特别是和大容量蓄电池相连的时候。必须要用带限流的供电电源,并且先用一个小号的电机,上电测试电路能否正常工作。

  通过上图左下角那个47K的可变电阻,PWM信号的占空比从0%-100%可调,而右上角的R和C决定了输出滤波的截止频率,两种不同的截止频率对应的电阻和电容选值。

  小电流的电路部分(不包含电机),可以用一个12V的线性电源供电。输入电压设计在15V以上,最大电流1A,加散热器。

  第一种电机功率驱动电路基于PROFET管 BTS555,工作在500Hz的开关频率,可以说BTS555相对来说是一个低速器件。必须要格外注意的是BTS 555和两个二极管DS75-08B和DS175-08B驱动更高电流的电机时,需要更大号的散热器。目前更加常见,更好的设计是下面基于MOSFET的版本。

  之所以MOSFET方案更好的原因,毋庸赘言是它的开关频率更高,达到20KHz. 这个电路同时避免了PROFET设计中功率二极管的压降和功率损耗。不过,MOSFET本身需要一定的功率驱动,因为MOSFET的容性负载很大,门级要2A以上的电流驱动才能导通。因此在PWM电路和电机驱动电路之间,还需要插入一级MOSFET驱动电路。同时,随着电机电流的加大,它也需要更大的散热器。

  堪称最好的MOSFET驱动电路,用的是专用芯片EL7212CN作为核心,必须要格外注意的是这种电路的输出逻辑是反向的。

  这些波形是通过PicoScope 示波器在PC上测量并获取到的。电流是用一个0.1欧姆,10W的绕线电阻,测量两端压差换算出来的,不排除它的感性负载。这个电路和电机(我们也测试了车灯)串行连接,工作电压18V,通过一个最大电流15A的直流电源提供。信号周期边沿上的尖峰过冲是因为供电电源的响应频率没那么快造成的,在直流电压瞬间切换时没那么快就能稳定下来。实测的直流电机未加负载(15V,100W),作为对比,还测量了一个车灯(12V 50W的常见型号)

  500Hz,30%占空比的PWM脉冲驱动直流电机,因为脉冲频率较低,电机的电流随着脉冲波形有明显周期起伏

  20KHz,30%占空比的PWM脉冲驱动直流电机,因为脉冲频率很高,所有电机的电流看上去是近乎是直流。当然,还有一些不可避免的尖峰脉冲出现。

  500Hz,30%占空比的脉冲驱动车灯,在这个频率下,车灯几乎表现出纯阻性,电流和电压同步变化。

  20KHz,30%占空比的脉冲驱动车灯,在这个频率下,车灯的感抗反映出来,造成了电流信号边沿的巨大尖峰过冲。

  全球都在致力降低功耗,且势头愈来愈烈。许多国家/地区都要求家用电器满足相关组织(如中国标准化研究院 (CNIS)、美国能源之星和德国蓝天使)制定的效率标准。为满足这些标准,慢慢的变多的系统模块设计人员在设计中放弃了简单且易用的单相交流感应电机,转而采用更节能的低压无刷直流 (BLDC) 电机。为实现更长的常规使用的寿命和更低的运行噪音,扫地机器人等小型家电的设计人员也转而在他们的许多系统中使用更先进的 BLDC 电机。同时,永磁技术的进步正不断简化 BLDC 电机的制造,在提供相同扭矩(负载)的同时减小系统尺寸,还能大大的提升效率和降低系统噪音。 设计使用 BLDC 电机的系统具有挑战性,因为常常要复杂的硬件和优化的软件设计来提供可靠的

  加速设计周期的3种方法 /

  自锁正转控制电路 由于电动控制电路只适合短时间运行,因此想要达到电动机长时间连续运行应采用自锁正转控制电路。自锁电路除了有长时间运行锁定功能,还能轻松实现欠压失压保护功能。 各部分符号含义: L1、L2、L3:三相供电电源 QS:主电路电源开关 FU1:主电路熔断器 KM:接触器主触点 3M:三相电机 U、V、W:三相电机接线:控制电路熔断器 SB1:常开按钮(启动按钮) SB2: 常闭按钮(停止按钮) KM:接触器线.通电:闭合电源主开关QS 2.启动:按下SB1--接触器线圈KM得电吸合--接触器主触点KM吸合--三相电机3M通电运行 3.自锁:松开启动按钮SB1--接触器

  详解 /

  S3C2440中有5个16位定时器,timer0,timer1,timer2,timer3和timer4。其中,只有timer4是一个没有输出引脚的内部定时器。所以,只有定时器0,1,2,3有脉宽调制功能(PWM)。定时器0有一个用于大电流设备的死区生成器。(以下,以定时器0为例) S3C2440的PWM输出,主要是利用比较寄存器TCMPB0(0x51000010)。 在定时器使能时,定时器计数缓存寄存器(TCNTBn)得到一个被装载到递减计数器中的初始值。定时器比较缓存寄存器(TCMPBn)有一个被装载比较器中用来和递减计数器得值作比较的初始值。 每个定时器有一个自己的由定时器时钟驱动的16位递减计数器。当递减计数器

  效果图演示,车用的12V风扇: 直流12V风扇转速控制电路 利用这种电路能控制小汽车内的12V直流风扇转速。电路主要元器件为555定时器。它连接成振荡器工作模式。振荡器的输出连接至场效应管IRF540(T1),风扇则连接在T1的漏极D和电池正端之间。 C1并接在风扇两端以稳定转速,二极管D1用来保护T1免受反电动势的冲击。2A容量的保险丝保护电路过载。 电位器VR1能改变振荡器输出波形的占空比,从而改变风扇的转速。如果风扇转速的低速,高速范围太小,能增加,减小 C2(0.47μF) 的值,来减少/增加风扇的转速。 本例电路利用555定时器芯片,可实现对风扇的调速功能。 本例电路中,555芯片

  原理图 /

  这是一个基于51单片机的轮式机器人的运动控制管理系统 在网上找了很多的资料,做得都不是很全。上传的是我的电路,用的还是老牌芯片L293,主控芯片是51单片机。这个电路使用个光耦隔离,电机地和电源地隔离,还用了一个74HC04做反相器,利于编程。电路图倒是很简单,只是没人做的这么全面。不多说了,上图。 单片机部分不说了,L293部分用的BD1什么的是磁珠,用磁珠来实现单点接地和电源隔离。那几个IN4007是续流二极管。那几个电容式滤波电容就不多少了。 下面是L293的引脚控制表:

  原理设计与分析 /

  装车系统大范围的应用于甲醇、成品油、液化气等液态化工产品的全自动定量装车控制。在传统的装车系统模块设计中,常常采取单鹤位定量灌装业务模式,针对该业务模式存在不足之处,杭州国泰科技有限公司提出多个鹤位公用管道泵,通过变频器调整管道压力的新型定量装车灌装业务模式,经过多家大型成品油、甲醇生产企业的实际应用取得良好的效果,具有很大推广价值。 在多个鹤位公用管道泵的装车系统模块设计中,每个鹤位采用批控仪作为定量灌装的控制设备,一台体积流量计或者质量流量计检测管道内物料的流量,一台铂热电阻检测物料温度,一台装车控制阀,这些配置与单鹤位定量灌装业务模式完全相当,在主管道上安装一台或者两台管道泵为所有鹤位提供装车动力,同时在主管道上安装压力变容

  设计 /

  LED点阵是公共信息的一种重要显示终端,其中大屏幕LED点阵显示屏在许多场合得以应用。大屏幕显示技术比中小屏幕显示难度更大,因为其屏幕大,LED点数多, 而又要在极短时间内刷新每个点,这就要求其扫描速率必须非常高,此外,大屏幕作为信息发布的重要媒介,对其稳定性、可靠性以及可扩展性要求都很高,只有设计合理的控制电路才能满足上述要求。这篇文章着重讨论LED大屏幕设计中控制电路的几种设计方法,针对不同的设计的基本要求给出了不同的解决方案。 1 LED大屏幕系统的工作原理 典型的LED大屏幕显示系统主要由信号控制管理系统﹑扫描和驱动电路以及LED阵列组成,系统结构如图1所示。目前大多数LED显示屏的屏幕设计采用的是模块化的结构,它的基本

  设计方案研究 /

  1. 引言 有机电致发光显示(OLED)技术是下一代最存在竞争力的平板显示技术。目前, OLED的研究重点是提高器件的稳定性、发光效率和高质量动态显示的驱动技术以达到实用化的要求.本文从实用的方面出发,首先论述了稳定的绿色有机薄膜电致发光器件的研制,阐述了96×64点阵的PM-OLED显示屏的制作,重点论述了利用Solomon公司的新产品,集控制器、行驱动器和列驱动器于一体的专用于OLED显示控制驱动电路SSD1303和单片机AT89C51驱动OLED显示屏的方法。本文工作结果是从实验室到应用的尝试,为OLED的实际应用提供了一种可行的方法。 2.矩阵显示屏的制备 2.1 OLED采用的结构及材料 OLED的结构

  的设计 /

  技术 第2版 谭建成编著

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