直流电机驱动电路的设计
直流电机驱动电路可以打包在董事会等小模块图。
马达驱动器,顾名思义,是用于驱动汽车和控制自己的速度,以及旋转方向。电机驱动集成电路基本电流放大器负责交付所需的功率电动机。然而,集体“电动机”这个词也可以指一个整体系统,目的是控制各种电机的运动。这些系统也可以由离散的组件,特别是当需要更高的权力。
在本文中,我们将看马达驱动电路在系统层面上,在驱动程序组件集成到相同的系统,电动机和控制电路。司机本身通常是一个桥接电路部分与特定的驱动配置;在本文中,我们来看看这些驱动配置。
直流电机驱动电路在一个较高的水平
电机驱动电路和系统将多个组件集成到一个单一的包或组装。在最高的层次上,马达驱动器包括功能块的设置如下图所示。
单片机部分触发驱动电路开始操作时,可能从驱动电路接收处理数据如果有任何反馈的位置或速度(如电机解析器)。电路的驱动电路包括所有需要激发驱动电路,尽管激励可以由单片机驱动电路是否可以触发逻辑水平。这种情况可以与温和的输出功率MOSFET驱动电路。
h桥驱动电机拓扑结构
最常见的直流电机驱动电路拓扑是一个h桥电路。这个电路如下所示,其h型的拓扑结构赋予它的名字。直流电机可顺时针和逆时针方向使用h桥通过控制驱动电流的方向的场效应管电路。
场效应管是最常见的组件用于实现一个h桥的设计。将第一季度和第四季度使电动机运行在一个方向而关闭Q2和Q3导致电机相反的方向移动。相同的驱动电路可以与操作脉冲宽度调制(PWM)期间,允许速度动态控制操作。
替代马达驱动器和控制器
h桥驱动电路由PWM的电子元件连接或类似的数字控制盖茨MOSFET的输入。它有两个主要功能:
- 开车门,将输入电压转换为适当的水平。
- 供给足够的电流快速充电和放电。
此外,一些驱动电路有其他的特性,比如:
- 驱动模式决定如何输入命令转换成信号开车门。
- 包含额外的安全功能,如过流保护
- 调节的时间,场效应晶体管。
总结了常见的司机控制器电路下面的表格和图像。值得一提的是在这一点上,所有n沟道mosfet使用偏低,但p沟道和n沟道设备可以使用偏高。
下部的司机 |
这些是专门开车第二或第四季度在上面描述的h桥 |
高端的司机 |
这些是专门开车要么Q1和Q3上述h桥 |
网格状的司机 |
由一个单一的下部和高端驱动程序操作在串联控制Q1和Q2(或第三和第四季度)。 |
全桥驱动 |
包括两个高端和下部司机可以开车四个集体mosfet |
在h桥驱动电动机设计的挑战
而设计的过程中汽车司机基于h桥乍一看似乎简单,但是它也存在它的问题。这些可能发生在电路设计阶段或固件开发阶段。在h桥电路,场效应晶体管打开和关闭在一个对角线模式中,但这在所有场效应晶体管开关不能同时发生。
死亡时间:总会有一个时间点,当所有晶体管将开放。如果顶部和较低的开关都打开,将会有一个短暂的电压和功率的损失,或短。死时间可以实现以防止这种情况的发生。这是短暂的时间在此期间所有h桥的场效应晶体管。死时间允许程序员的开业推迟顶端的开关,直到最低的一个已经关闭。
PWM频率:另一个重要元素,必须正确地设置在设计电机驱动PWM频率。更多的权力将丢失频率较低,反之亦然。如果PWM频率太高,然而,单片机可能难以提供必要的PWM信号所需的偏见。此外,门驱动器和晶体管开关可能会失败因为性格不和而具有很高的频率。适当的PWM频率必须建立在固件为保证电动机控制器的正常运转。
电磁干扰:最后,极端EMI也是一个可能出现的问题与某些类型的汽车,如刷直流电机。这是由于频繁的换向器的开关,这可以附近注入噪声组件。在极端的情况下,进行电流会损害附近的组件。过滤器和陶铁磁体通常用于保护电缆可以接这个EMI,特别是在较低的频率将集中的权力。
MOSFET选择h桥电机驱动电路
场效应管应该有一些重要的规范是否用于电机驱动电路:
- 高电压和电流处理能力
- 低开态电阻
- 最低的引线电感
提高mosfet的电流处理能力用于电机驱动电路,这些组件经常会被放置在系列。
引线电感和PCB布局都是重要的决定总电感驱动器路径。在启动期间,过度的电感会导致的欠阻尼的振动驱动电路,还会损坏或破坏场效电晶体。因此,一些在mosfet瞬变电压的保护是必要的。这可以作为一样简单TVS二极管和一个小电阻串联的门,和一个快速恢复二极管应放置在马达。
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