自制 无刷控制器 IR2103 MC33035 原理图 自举电路原理 电路板 经验总结.pdf.pdf

无刷控制器学习 20110325 学习时间：2011012420110325，耗时 2 个月，耗资 50 元左右 1,学习无刷电机结构及原理 拆卸电动车无刷电机，拆卸定子绕线，弄清绕线原理，绘出相应图纸 从网上学习无刷电机原理 2,学习及绘画控制器原理图 了解控制器控制原理 3,万能板搭建控制器 4,模拟学习及调试 5,带电机测试 6,改进原理图 7,制作热转印板（未做） 8,制作印刷电路办并装配，形成最终实用物品（pcb 板基本绘出，未实际找厂家做出来） 窍门： 1,布线时避免乱跨线，采用双层板结构 2,采用粗铜线，电阻小又方便连接 3,安装 7805，采用 5v 模拟驱动三个霍尔输入信号，用三个大功率电阻（1000 欧姆，为了减 小电流，以免烧坏 mos 管）模拟电机定子来测试电流方向 4,上电前仔细检查电路并修正 5,供电前先检查 15v、5v 是否准确 mc33035、4049 的测试 6,先断开 mos 管 24v 输入、断开 2103 的供电 7,先只装 33035 测试状态输出 8,装上 4049 测试输出 2103 的测试 断开 2103 的 5、6 脚，断开 24v 供电 9,装上 2103 测试输出 10,装上 2103 的 5、6 脚和 24v 供电。 11,测试负载电流方向 12,尝试正反向、60 度、120 度、刹车等 13,装上真电机测试 实验一：单个 mos管的测试 2011.3.4 irf460 供电 12v，g 极 5v 高电平，可点亮 s 极串联的 led（串联电阻并接地） 。 触发式，给个高电平脉冲，led 亮，给个地线脉冲，led 灭。 led 两端电压 1.8v，300 欧姆电阻两端电压只有 0.11v，算出 id 只有 0.37m a。 irf460 有记忆功能，即断电后再上电，保持上次 led 亮或灭。 但如果断开后，短路 gd 两脚，再次上电后，电阻两端电压会有 5.1v，led 两端有 2.2v 算出 id 有 17ma 实验二：h 桥上 6 个 mos管的测试 打算一个一个 mos管测试 先把模拟负载 y 型中心点接地，以便和独立的 mos 管构成回路 上电后，先用地线使每个 mos 管关闭，防止之前 mos 管的导通记忆功能，实验证明，确 实有记忆功能。 用高电平打开 q1，测试 a 相电阻，电压为 1.76v, 算出电流为 1.76ma(由于有大电阻的存在， 安全多了，不会瞬间烧坏 mos 管，实验室有空就摸摸 mos 管感觉烫不烫) 接 b相电阻，只打开 q2，测得电压为 1.71v 接 c 相电阻，只打开 q3，测得电压为 1.775v 把 q1、q2、q3 的 d 极供电转接到 q4、q5、q6 的 d 极上再进行测试 注意：不能同时打开某对上下桥，以免两个 mos 管串联后接地短路 实验三：单个 mos管加电阻导通测试 请教公司同事后： gs 之间并联一个 300 欧姆电阻，此时必须持续把 5v 供电加在 g 极，此时 ds 导通，led 亮。如果 5v 拿走，led 灭。因为 gs 之间的电容会通过这个电阻构成放电回路。此时 mos 管没有记忆功能了。 由此可以得出，控制器电路中的 mos 管是通过 g 极上串联的电阻放电的。2103 必须工作 时才能放电。否则构成不了回路。 自举电路: 电容下端接在半桥上管源极，开机后此点点位为 0，故 vcc 经过二极管对该电容充电到 vcc。 hin、lin 控制上管导通,下管截止。电容下端由于负载电阻原因电位升高，二极管截止。 hin、lin 控制半桥下管导通，上管截止。电容下端又接近 0.二极管再次充电。 所以：下端接近 0 电位时充电（上管关断） 。电容供电给上管门极使其导通，下端电位随上 管源极升高，二极管截止。 上管 s1 开通过程： lin 为低电平，vm3 关断，vm4 导通，这时聚集在 s2 栅极和源极的电荷在芯片内部通过 rg2 迅速对地放电，由于死区时间影响使 s2 在 s1 开通之前迅速关断。由于 lin 与 hin 是 一对互补输入信号，所以此时 hin 为高电平，vm1 开通，vm2 关断，这时 c1 就相当于一 个电压源，从而使 s1 导通。 因为 2103 内 vm1 导通、vm2 截止，所以 c1 正极经过 vb- ho- rg1- 上管- c1 负极。 下管 s2 开通过程： 当 hin 为低电平时 vm1 关断，vm2 导通，这时聚集在 s1 栅极和源极的电荷在芯片内部通 过 rg1 迅速放电使 s1 关断。经过短暂的死区时间，lin 为高电平，vm3 导通，vm4 关断 使 vcc 经过 rg2 和 s2 的栅极和源极形成回路， 使 s2 开通。在此同时 vcc 经自举二极管， c1 和 s2 形成回路，对 c1 进行充电，迅速为 c1 补充能量，如此循环反复。 因为 2103 内 vm3 导通、vm4 截止，vcc 从 2103 内部到 lo- rg2- 下管- com s1 漏极 d 供电由电池 24v 供电，gs 开通由举升电容来进行 s2 漏极 d 供电由 vs 供电，gs 开通由 lo 来进行 实验四：装上芯片测试 20110307 1，只装 mc33035。12v 供电，霍尔供电 5v 高电平，0v 低电平 验证 mc33035 输出对应霍尔输入的真值表。结果是符合的。7 脚不使能，上桥全高。 上三管高电平时输出 3v 下三管高电平时输出 1.72v 后来异常，输出偶尔 19、20、21 脚有 10v，而其他高电平输出只有 3v 或 1 点几 v 2，装上 mc33035 和 cd4049 结果 4049 输出全为高电平（只有 1 路为低电平） 。 4049 工作电压 11v时，输出全 11v。输入从 0v 到 4.5v 4049 工作电压 5v 时，输出全 5v。输入从 0v 到 4.5v 拔下 mc33035，单测 4049，是具有反向效果的。 后来 mc3303519 或 21 脚输出 10v 时，4049 可将其反向为 0v。 3，2103 发现 3 个中有 1 个 2103 的 ho 输出只有 1.2v，估计已坏。另外两个 ho 输出有 10v。 但是测试真值表时， 发现输入为 1- 1,0- 0 时输出正常。 但是输入为 1- 0,0- 1 时输出不为 0.异常。 与真值表不符合。 明天上电 15v，观察结果。 实验 5: 33035 上电 15v，测试输出（20110308） 可能跨线碰到线路板短路了，导致板子冒烟，可能是 33035 烧坏了。此时霍尔输入 111 或 110,19、20、21 均没有高电平输出了。 需要重新买 mc33035 和 1 个 ir2103 问题：如何让 mc33035 的 1、2、19、20、21、24 输出高电平时有 15v 或 10v（目前 1、2、 24 输出高电平只有 3- 4v） 20110309 总结： 因为 33035 上桥下桥输出电压不一致，加上 cd4049 要实现反向，输入高电压要接近电源电 压才行。所以当 33035 上桥输出只有 3- 4v 时，cd4049 会把它当做低电平处理，反而输出 高电平。 因此不采用 cd4049，将其去除。直接用 3v 就可以驱动 ir2103. 终于明白了，原来图纸没看懂。mc33035 的 1、2、24 要接 上拉电阻，才能使 3v 拉升为高电平，从而 4049 将其反向。 方法二： 利用单片机（高电平输出只有 3.7v）直接来驱动 2103 程序： org 00h mov dptr,#tab /就是把 dptr 指针指向表格 tab 的所在的地址 loop: mov a,p3 anl a,#07h /高 5 位清零再送入 a movc a,a+dptr mov p1,a sjmp loop tab: db 00011100b（此状态是 4049 的输入状态，要根据 2103 的输入状态来更改） db 00001101b db 10101010b db 00110100b db 10101010b db 00110001b db 00010011b db 10101010b end 2011031220110313 焊了一个大的板子。科技京城买了 5 个 led,10 个双刀按钮开关。 20110314 重大发现，原来不要 cd4049 也是可以运行的，只要把 mc33035 的顶部输出、底部输出到 2103 的 hin、 /lin 对换即可。详见真值表。 重搭的大板子上电，量电压。输入 24v。发现 7815 输出开关一打开，mos 管漏极 led 会 亮一下，然后熄灭。 （原因不详） 24v 经过 400 欧姆电阻后压降了不少，导致 7815 输出只有 13v。7805 由于也在前面串联电 阻的原因，导致输入只有 5v，输出只有 3.5v。 拆除 7815、7805 前面的限流电阻。 20110315 加电 24v 进行测试，发现去除限流电阻后电压果然足够了。但是 5vled 显示灯接触不良， 怀疑按钮接触不良，拆除按钮后直接短接。依旧。发现原来是 7805 脚断了。在电路板反面 重新焊接后，led 回复正常了。 此外还有一个现象就是 mc33035 故障指示灯亮起。测量 rs 端电压有 1.2v，不确定是否因 为 rs 电压高导致故障灯亮还是因为 mc33035 坏了导致这个情况。 根据模拟霍尔输入 5v 或 0v 电压测试，mc33035 均没有输出。所以估计 mc33035 损坏了。 20110315 晚上 接上 18v 电源测试，电路板可上电。7815 输入 17.98v，输出 15.03v。15v led 指示灯端 电压 2.14v，5v led 指示灯端电压 1.71v。14 故障脚 0.212v，拔去 mc 后 14 脚 15v。 根据 ir2103 输入电平，判断其输出。发现还是当输入为 0、0 时，其输出 ho、lo 分别为 0、0.这一项与真值表不符合。 研究 2103 资料，重大发现：原来我一直都量错输出脚了，把 6 脚 vs 当做 7 脚 lo 了。重 新测量，发现 ir2103 是符合真值表上的数据的。 注意，不能在有 cd4049 的情况下用模拟的 0v 输出将任意脚短接，否则会导致电流上升而 使 7815 严重发热。 目前怀疑 cd4049、2103 也损坏了。 需购买： mc33035 dip24 cd4049 dip16 ir2103s dip8 导致芯片损坏原因都为操作不妥当，导致短路。即便是在测量电压时，也不要同时接触两个 相邻的引脚，以免短路。 ir2103 输入悬空时，电压不稳定，大概 3- 6v，需要接 15v 或 0v 使其正常工作 2011031520110324 在一个大万能板上搭建了一个控制器。 但由于未买芯片， 最终未能调试。 理论上应该没问题。 2011032420110325 利用 protell 绘制 pcb 图。学习了 protell 绘图的流程及一些技巧。 1mil=1/1000 英寸 1 英寸=1000mil 1 英寸=2.54cm=25.4mm 所以 1mil=0.0254mm 万能板上的孔距为 100mil=2.54mm 封装含义： 电阻为 axial0.5,意思是两脚距离为 0.5 英寸=500mil，占据 5 段孔距（第 1 孔和第 6 孔） 电解电容为 r.1/.2，意思是脚距为 0.1 英寸，即 100mil，外形直径为 0.2 英寸，即 200mil 即电阻、电容、二极管后面的.1/2/3/4 表示英寸 自己画 t0- 247 封装，开关封装和 33035 封装 画 pcb 图： 可以直接画，也可以先画原理图，安装封装后自动生成 pcb 图，然后可以自动布线（一般 不用） ，或者手动连接导线。简单的图一般画双面板。好处是线不会交叉短路，pcb 板做好 后无需额外导线进行跨接。 先在 keepout 层上画相应 pcb 板尺寸的紫色框 在 toplay