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文档简介

6.1 驱动器选择根据电机学和电力拖动理论，电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的充足。而电机驱动器本身要能可靠工作还需要有一定的热载荷能力，过流、过压、过热和短路保护，而且驱动器在工作的时候还应保证效率自身不会将大量电流消耗成为热量。综合这些考虑，电机驱动器将采用一体化的专用功率驱动集成电路进行设计，分离元件（场效应晶体管）构成的驱动器。6.1.1 33886根据电机学可知，直流电动机转速n的表达式为：式中U为电枢端电压，I为电枢电流，R为电枢电路总电阻，为每极磁通量，K为电动机结构参数 。由式（6-1）可知，直流电动机的转速控制方法可分为两大类：对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。其中励磁控制法在低速时受磁极饱和的限制，在高速时受换向火花和换向器结构强度的限制，并且励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以这种控制方法较少使用。现在，大多数应用场合都使用电枢电压控制法。本节介绍的是在保证励磁恒定不变的情况下，采用PWM来实现直流电动机的调速方法。在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，半导体功率器件在使用上可以分为两种方式：线性放大驱动方式和开关驱动方式。在线性放大驱动方式，半导体功率器件工作在线性区，优点是：控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小。但是功率器件工作在线性区，效率低和散热问题严重。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉宽调制（PWM）来控制电动机的电枢电压，从而实现电动机转速的控制。 电动机的电枢绕组两端的电压平均值U0为：占空比D表示了在一个周期T里开关管导通的时间与周期的比值。D的变化 范围为0Dl。由式（6-2）可知，当电源电压Us不变的情况下，电枢两端电压的平均值U0取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电枢两端电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调速。根据这种理论，此功率驱动集成电路要能工作在脉动状态之下。为了便于 取材和设计方便，此次设计选择了飞斯卡尔半导体公司 （摩托罗拉）的PC33886，设计出可以在硬件层面上相互兼容的直流电机驱动模块。PC33886 是一种可以输出 6A 电流的大功率 H 桥式驱动电路，采用底内阻的MOSFET 工艺；PowerSO20 贴片封装，在保证精巧外形的前提下有效提高散热效率；在 PWM 调速模式的驱动下可以接受 20kHz 的工作频率；具有过热、过流、短路保护，并且通过一条反馈线将器件的工作状态反馈给单片机。其典型的应用电路如图3-10所示。真值表如表3-2所示，其中利用D1或D2复位“三态”和“失效”状态。真值表中的符号意义如下：L=低电平，H=高电平，X=任意，Z=悬空（所有的输出场效应管都关断）。 利用PC33886设计出的电路原理图如图3-11所示。C1、C2用来虑除芯片工作时产生的对逻辑控制部件的干扰。6.1.2 印制电路板 1217
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