一、整个电机驱动从原理在到电路板,中间有许多需要问题,要明确几个关键任务如
- 结合所学电磁原理,电路分析,数字电路,模拟电子线路课程内容,分析驱动板的工作原理及实现思想和方法。
- 焊接、电测 。根据PCB设计图,并焊接元器件; 自行设计 MOS 管、电源变换电路器件电测方案和软件程序间接测量数据比较器,数据选择器方案,确保管焊接完好且正常工作。
- 电机启动测试。 熟悉F2812DSP 集成开发环境;结合控制板工作原理读懂启动程序的功能;理解F2812DSP AD转换的程序的功能,事件捕捉的原理及实现思想,PWM脉冲的输出设置及脉宽控制的方法。
二、无刷直流电机的工作原理
1.转子旋转分析
无刷直流电机通过三个固定的线圈A,B,C两两通电,产生磁场驱动转子,每次只能转动60度,就到达转子磁场和外部磁场方向一致,力矩为0。线圈通电顺序为AB-AC-BC-BA-CA-CB。
2.换相与调速
换相:先看图(a)和图(b),在 AB 通电期间,你会发现线圈 CC’的 C 边
在图(a)中切割 N 极的磁力线并产生一个正向的感生电动势,在图(b)中确是切割 S 极的磁力线而产生一个反向的感生电动势了; C’边的情况也类似。如下图2是六种情况下的产生电动势情况。
调速:单片机并不能输出可调的直流电压,于是只好变通一下,用脉宽调制(PWM)方式来控制电机的输入电压。PWM 占空比越高,等效电压就越高,占空比越低,等效电压就越低。当然,单片机给出的 PWM 波形只是控制信号,而且最高电压也只有 5V,其能量并不足以驱动无刷直流电机,所以必须要再接一个功率管来驱动电机,功率管是 MOSFET(场效应管)
三、驱动板电路原理图
1.电源部分
2.排针(主要接口)
3.电机驱动电路
a)电机驱动电路里Mos管连接外围电阻作用缓和上下跳延电流,减小栅极充电电流峰值,防止D-S级烧坏。Mos管里面二极管的作用防止AB线圈电流突变电感产生瞬时感应电动势击穿元器件。 二极管可以产生反向压降抵消线圈的电压。
b)打开方式有几种 H_PWM--L_ON 方式和 H_PWN--L_PWM 方式等,我们采用 H_PWM--L_ON 方式,匹配电机输出信号。同时Pmos管导通电阻小,提供直流调制就采用了PWM调制。
c)Pmos管导通电流极大,源极连接0.01欧电阻来检测源极电压,通过电容的电压处进行采样,了解是否工作。
d)每每两个线圈通电对转子产生一个合力,使其转向力所在方向。中间节点在电机内部不好测量,通过Y型连接三个电阻分压网络来模拟出一个中间结点P3_M。
四、驱动原理介绍
1.PCB板中Mos管测量通过控制上桥臂的AA1_H,BB1_H,CC1_H和下桥臂的AA1_L,BB1_L,CC1_L接口输入测量A1,B1,C1的输出,分别来检测一个电机的3个Pmos和Nmos管。数字比较器和数字选择器在一起检测。通过控制A1,B1,C1和数据选择器的P1CONA,P1CONB接口输入检测CAP1的输出电压来确定器件是否正常。
2.上下桥臂接的电压0/3.3V。初始上下桥臂输入口全部接0V,则A1_H,B1_H,C1_H为12V,A1_L,B1_L,C1_L为0V;则若六个MOS管都可靠截止,测得A1,B1,C1接口都是0.17V左右。然后AA1_H接入3.3V,其余输入口还是不变,对应A1_H为0V,则Q1_1导通,导通电压为0.2V,测A1变为大致11.8V左右,则证明了PMOS管的正常导通。则电路的PMOS管依次导通,变化结果类似,保证每次只有一个MOS管导通,保证每次测完一个MOS管要恢复全部截止在进行下一个MOS管的测量。另外测NMOS管的话如测Q1_4的话,AA1_L接3.3V,A1_L是12V,NMOS管通的话会从0.1V左右变为0V(这是从电路仿真结果中得到数值)。
3.Q1_1 PMOS管导通时,P1_A为2.4V,P2_B,P3_C为0V,P1_M为1.2V。数据比较器输出应该为P1A为0,P1B,P1C为1。P1CONA,P1CONB输入为00,选择输出的是P1A;输入为10选择P1B;输入为01选择P1C。 4、测量和输入信号选择插座接口,不直接从PCB板焊接点测量或接入信号。如果多个输入用面包板和排针解决接线的麻烦。
后续。。。。。。