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无刷电机的驱动介绍

时间:2013-10-08 20:35:58来源:原创 作者:admin 点击:

前言:
    有关本文所谈论的无刷电机内容,只涉及低速飞行类航模电调的小功率无传感器应用,讲解的理论比较浅显易懂,旨在让初学者(象笔者本人)对无刷电机有一个比较快的认识,掌握基本原理和控制方法,可以在短时间内达到应用目的。理论性的内容涉及模拟电路知识、基础电子线路,理论性强的关键内容会在文中用图表的形式加以说明。
    因本人水平有限,文中会有错误的地方,欢迎批评指正,谢谢! 
开门见山:
    在讲解无刷电机的无霍尔传感器(以下简称无感)应用原理前,本文假设读者己对有感无刷电机的工作原理有所了解。   <<版权声明:本站内容部分来源于网络,如侵犯到你的权利请及时与我们联系更正,联系QQ:316520686。》

 

1.三相驱动桥
    下图为无刷电机的三相全桥驱动电路,使用六个N沟道的MOSFET管(Q1~Q6)做功率输出元件,工作时输出电流可达数十安。为便于描述,该电路有以下默认约定:Q1/Q2/Q3称做驱动桥的“上臂”,Q4/Q5/Q6称做“下臂”。
温馨提示:将鼠标指针放在图片上,滚动鼠标可以动态改变图片大小,方便分析电路图无刷电机的驱动介绍 
    图中R1/R2/R3为Q1/Q2/Q3的上拉电阻,连接到二极管和电容组成的倍压整流电路(原理请自行分析),为上臂驱动管提供两倍于电源电压(2×11V)的上拉电平,使上臂MOSFET在工作时有足够高的VGS压差,降低MOSFET大电流输出时的导通内阻,详细数据可参考MOS管DataSheet。
    上臂MOS管的G极分别由Q7/Q8/Q9驱动,在工作时只起到导通换相的作用。下臂MOS由MCU的PWM输出口直接驱动,注意所选用的MCU管脚要有推挽输出特性。
    驱动桥选用N沟道MOSFET的好处:   <<版权声明:本站内容部分来源于网络,如侵犯到你的权利请及时与我们联系更正,联系QQ:316520686。》

 

  1. 大电流N沟道MOS可供选择的型号众多,货源充足便于购买,使用的MOSFET类型减少,间接降低采购元件的难度。 
  2. 在图1中,上臂MOS管Q7/Q8/Q9驱动,逻辑电平和下臂MOS刚好相反,这样的好处是,MCU上电时I/O默认为1,上臂MOS不会导通。只有下臂MOS导通,不会有电流驱动桥,消除了潜在电路隐患。

    C8是整个电调的电源滤波电容,使用中要接上,否则无刷电机的反电动势叠加在电源上不能被滤除,由倍压电路整流后的电压高达30V左右,己接近MOSFET的VGS上限,会损坏MOSFET。   <<版权声明:本站内容部分来源于网络,如侵犯到你的权利请及时与我们联系更正,联系QQ:316520686。》

 

2.反电动势波形
温馨提示:将鼠标指针放在图片上,滚动鼠标可以动态改变图片大小,方便分析电路图。无刷电机的驱动介绍 

    上图为无刷电机运转中的理想反电动势波形,红线标出来的是反电动势的过零点。两个虚线间是60度电气角度,不要理解成电机的机械角度。常用航模电机属于无刷三相六拍电机,每个电周期有六个。星形接法中(Y形)在每一时刻电机的通电线圈只有两相,另一相线圈悬空,悬空的线圈会产生反电动势,反电动势来源于电机磁体旋转而造成本线圈切割磁力线和另两相线圈通电时的互感。本文由容源电子网(www.dziuu.com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。

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