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電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù):    更新時(shí)間:2010/11/6
驅(qū)動(dòng)電路采用H型橋式PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)形式,如圖3-1所示。電路主要由大功率三極管B772、D882、三極管8050和光電耦合器等元件組成。該驅(qū)動(dòng)電路可控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。與單片機(jī)的接口電路采用光電耦合器隔離。用單片機(jī)的I/O口控制驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)控制端,當(dāng)控制端PWM1為低電平,控制端PWM2為高電平時(shí),左邊的光電耦合器導(dǎo)通,右邊的光電耦合器不導(dǎo)通,Q1、Q2、Q6、Q7全部深度飽和導(dǎo)通,而右邊的Q3、Q4、Q5、Q8全部截止,由于Q6、Q7深度飽和導(dǎo)通,所以其Vceo只有約0.3伏,在驅(qū)動(dòng)管上消耗的電壓很小,此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)。反之,當(dāng)控制端PWM1為高電平,控制端PWM2為低電平時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)控制端PWM1和PWM2同時(shí)為高電平或低電平時(shí),電機(jī)停止。
 
圖E-3-1   H型橋式PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路
由于電機(jī)平均功率滿足如下關(guān)系:
 
其中, P為電機(jī)兩端的平均功率; Pmax為電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功率; A為脈寬。可見,電機(jī)的平均功率與脈寬成正比。
設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后的平均功率為: P=fv
則                         APmax=Af=fv
式中                       v=Avmax
其中, f為拉力, vmax為電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度。
可見電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈寬成正比。單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)的占空比決定PWM放大器輸出的電壓平均值的大小。

電路部分參數(shù)的計(jì)算(以左支路為例進(jìn)行分析):
H橋路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要讓四個(gè)功率管始終工作在飽和或者截止?fàn)顟B(tài)下,因此在電路設(shè)計(jì)時(shí),在功率管(如Q7)前加一級(jí)三極管(如Q2)驅(qū)動(dòng),使得當(dāng)Q7工作時(shí)能處在飽和狀態(tài),不工作時(shí)則處于截止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)功率管Q7工作在深度飽和狀態(tài)(Ic1=3A電流時(shí)),查得B772與D882的電流放大倍數(shù)β1≈100 ,此時(shí)其基極電流:
 
因此驅(qū)動(dòng)三極管Q2只需要提供30mA的電流,由于Q2的放大倍數(shù) β2≈100 ,Q2的基極電流:
 
由于光電耦合器導(dǎo)通時(shí),接收管的導(dǎo)通電流有50mA 0.3mA,足以使Q2深度飽和。而當(dāng)Q2不工作時(shí),其Iceo很小,足以使Q7截止。在重負(fù)載導(dǎo)通時(shí),功率管7c-e間的電壓只有0.2V,即三極管處于深度飽和狀態(tài),故該電路的實(shí)際效率很高。同理,右支路的參數(shù)分析以及工作狀態(tài)與左支路相同。

Tags:電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,電機(jī)驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)  
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