直流电机控制电路设计
直流电机控制器设计说明书
直流电机控制器设计说明书1.1 设计思想直流电机PWM 控制系统主要功能包括：直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便读出电机转速的大小，能够很方便的实现电机的智能控制。
其间，还包括直流电机的直接清零、启动、暂停、连续功能。
该直流电机系统由以下电路模块组成：振荡器和时钟电路：这部分电路主要由89C51单片机和一些电容、晶振组成。
设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。
设计控制部分：主要由89C51单片机的外部中断扩展电路组成。
设计显示部分：包括液晶显示部分和LED 数码显示部分。
LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。
直流电机PWM 控制实现部分：主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
1.2 系统总体设计框图直流电机PWM 调速系统以AT89C51单片机为核心，由命令输入模块、LED 显示模块及电机驱动模块组成。
采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM 波形，H 型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LED 显示模块去显示，进而读取其速度。
1.3 程序设计流程图图1-2中断服务流程图2 总体硬件电路设计2.1 芯片介绍2.1.1 89C51单片机结构特点： 8位CPU ；片内振荡器和时钟电路； 32根I/O 线；外部存贮器寻址范围ROM 、RAM64K ； 2个16位的定时器/计数器； 5个中断源，两个中断优先级； 全双工串行口；图1.2 定时中断服务流程图布尔处理器。
图2-1 89C51单片机引脚分布图2.1.2 RESPACK-8排阻RESPACK-8是带公共端的8电阻排，它一般是接在51单片机的P0口，因为P0口内部没有上拉电阻，不能输出高电平，所以要接上拉电阻。
图2-2 RESPACK-8引脚分布图2.1.3 驱动器L298L298是双电源大电流功率集成电路，直接采用TTL逻辑电平控制，可用来驱动继电器，线圈，直流电动机，步进电动机等电感性负载。
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ 摘要
本文主要介绍了直流电机驱动和控制电路的设计，该电路应用于基于MMZ系列直流电机的应用。
在电源连接之后，通过控制器连接电机和接收端，在控制器中的PWM调速模式控制直流电机的转速。
通过对电路图的分析，可以知道该电路可以实现直流电机的变频控制和调速控制功能。
该电
路的优点包括低成本，高可靠性，简单的操作等。
关键词：MMZ系列直流电机，变频控制，控制器，PWM调速
1绪论
随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，各行业对电机的要求越
来越高，直流电机的应用非常广泛。
直流电机有很多优点，首先它的功耗低，其次它的抗干扰性强，可以承受比较大的风扇或水泵负荷，同时它还
具有可调速度和方向控制的特性，这使其在工业生产中起到了重要作用。
MMZ系列直流电机是一种新型的高性能直流电机，它具有较高的功率
和较低的噪声，大大降低了系统损耗，而且还具有良好的稳定性和可靠性，所以在工业自动化控制领域有着广泛的应用。
为了使电机具有良好的方向
控制特性和速度控制的功能，必须进行变频控制和调速控制，这就要求电
机配备有电源模块、控制器模块和接收端模块。
H桥直流电机驱动控制电路设计
强型场 效应管 构建 Ｈ桥 ， 现 大功 率直 流 电机 驱 实
、ｃ 乏 ＰＷ Ｍ ห้องสมุดไป่ตู้
图 １ 电路 原 理 框 图
在 大功率 驱 动系统 中 ， 驱 动 回路 与 控制 回 将 路 电气 隔离 ， 少 驱 动 控制 电路对 外 部控 制 电路 减 的干扰 。隔离后 的控 制信 号经 电机 驱动 电路产 生 电机逻辑 控制 信号 ， 分别 控 制 Ｈ 桥 的上下 臂 。驱 动 Ｈ 桥功率 驱 动电路来 驱动 直流 电机 。
率 Ｍ ＳＥ Ｏ Ｆ Ｔ构 成 Ｈ 桥 电路 的桥 臂 。Ｈ 桥 电路 中
的 ４个 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ分 别 采用 Ｎ沟 道 型 和 Ｐ沟 ＳＥ 道型 ， Ｐ沟道 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ一般 不 用 于下 桥 臂 而 ＳＥ
在驱 动控制 电路 中， Ｈ桥 由 ４个 Ｎ沟 道 功率 ＭＯ Ｆ Ｔ组 成 。若 要控 制 各个 ＭＯ Ｆ Ｔ， ＭＯ — ＳＥ ＳＥ 各 Ｓ Ｆ Ｔ的 门极 电压必 须足够 高 于栅 极 电压 。通 常 要 Ｅ
使 ＭＯ Ｆ Ｔ完全可靠 导通 ， 门极 电压一 般在 ｌ ＳＥ 其 ０
Ｖ以上 ， Ｖ ＞１ 即 ０Ｖ。对 于 Ｈ桥下 桥 臂 ， 接 施 直
加 １ ＯＶ以上 的 电压 即可使 其导 通 ； 而对 于上桥 臂 的 ２个 ＭＯ Ｆ Ｔ， ＳＥ 要使 Ｖ ｓ ０Ｖ， Ｇ ＞１ 就必 须 满 足 Ｖ ｃ
＞ ＋ｌ 即驱动 电路 必 须 能提供 高 于 电源 电 Ｖ ０Ｖ， 压 的电压 ， 就要求 驱 动电路 中增设升 压 电路 ， 这 提 供高 于栅极 １ ０Ｖ的 电压 。
路 ， Ｑ 导通 ， 此 同时 电源 电压 （＋１Ｖ） 自 使 ： 在 ２ 经
详解直流电机驱动电路设计
详解直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计概述
电机驱动电路是控制电机运行的电路，也称作动力源电路，它的主要
作用是提供电机所需要的适当电压和频率的电能，以控制电机的转速和转
动方向。
一般讲，电机驱动电路包括三个部分：驱动器，控制器和电源电路。
一、直流电机驱动电路的设计
1、驱动器的设计
直流电机驱动电路主要由驱动器、控制器和电源电路组成。
在这里，
驱动器主要负责将控制器的控制信号转换为适合电机工作的电流。
现在，
基于IGBT的驱动器已经成为直流电机驱动电路中的主要组成部分。
驱动
器电路很复杂，包括用于驱动电机的晶体管，用于传输控制信号的晶体管，以及调节电流的电阻等。
2、控制器的设计
控制器是电机驱动电路的核心部分，它负责接收外部输入信号，并根
据设定的参数来调整电机的转速、转向和加速等。
控制器设计非常复杂，
一般包括两个主要部分：控制电路和放大路由部分。
控制电路负责检测电
机的运行状态和外部输入，并根据这些信息来调整电机的转速。
放大部分
负责将控制电路的输出信号放大，并将其转换为能够驱动电机的标准控制
信号。
3、电源电路的设计。
4种直流电机控制电路详解,含图
4种直流电机控制电路详解，含图含公式，直观又细致，不懂都难！旺材电机与电控2小时前私信“干货”二字，即可领取138G伺服与机器人专属及电控资料！直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。
但对它的使用和控制，很多读者还不熟悉，而且其技术资料亦难于查找。
直流电机控制电路集锦，将使读者“得来全不费功夫”!在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。
直流电机，大体上可分为四类：第一类为有几相绕组的步进电机。
这些步进电机，外加适当的序列脉冲，可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。
只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。
步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路，很容易实现控制。
例如常用的S A A l027或S A A l024专用步进电机控制电路。
步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。
例如：机器人手臂的运动，高级字轮的字符选择，计算机驱动器的磁头控制，打印机的字头控制等，都要用到步进电机。
第二类为永磁式换流器直流电机，它的设计很简单，但使用极为广泛。
当外加额定直流电压时，转速几乎相等。
这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。
也用于变速范围很宽的驱动装置，例如：小型电钻、模型火车、电子玩具等。
在这些应用中，它借助于电子控制电路的作用，使电机功能大大加强。
第三类是所谓的伺服电机，伺服电机是自动装置中的执行元件，它的最大特点是可控。
在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小，除去控制信号电压后，伺服电机就立即停止转动。
伺服电机应用甚广，几乎所有的自动控制系统中都需要用到。
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，直流电机因其优良的控制性能和简单的结构设计，在工业自动化、精密仪器和消费电子等领域得到了广泛应用。
传统的直流电机驱动控制电路存在功耗大、效率低、响应速度慢等问题，难以满足当前对高性能电机控制系统的需求。
研究新型的直流电机驱动控制电路具有重要意义。
本文主要聚焦于基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计。
场效应管（FET）作为一种高效、快速的电子器件，在电机驱动领域具有独特的优势。
本文将首先介绍场效应管的基本原理和特性，以及其在直流电机驱动控制中的应用优势。
接着，本文将详细阐述一种基于场效应管的直流电机驱动控制电路的设计方法，包括电路的拓扑结构、工作原理以及关键参数的设计与优化。
本文的研究重点在于如何通过优化电路设计，提高直流电机驱动控制系统的性能，包括降低功耗、提高效率、加快响应速度等。
本文还将探讨电路设计中可能遇到的问题和挑战，并提出相应的解决策略。
总体而言，本文旨在为直流电机驱动控制电路的设计提供一种新的思路和方法，以推动电机控制技术在现代工业和电子领域的应用与发展。
二、场效应管基础知识场效应管（FieldEffect Transistor，简称FET）是一种利用电场效应来控制电流流动的半导体器件。
它具有三个引脚：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。
场效应管的主要类型包括结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
在直流电机驱动控制电路中，MOSFET因其高输入阻抗、低导通电阻和高开关速度等特点而得到广泛应用。
场效应管的工作原理基于电场效应。
在MOSFET中，当在栅极和源极之间施加一个电压时，会在栅极和硅基片之间形成一个电场。
这个电场会影响硅基片中的电荷分布，从而控制源极和漏极之间的电流流动。
当栅极电压达到一定阈值时，MOSFET开始导通，电流可以在源极和漏极之间流动。
场效应管的特性参数对其在电路中的应用至关重要。
直流电机驱动控制电路
1 引言长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域，高开关频率、全控型第二代电力半导体器件（GTR、GTO MOSFET IGBT等）的发展，以及脉宽调制（PWM）直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。
但是，专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。
因此采用N 沟道增强型场效应管构建H 桥，实现大功率直流电机驱动控制。
该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，可应用PWM 技术实现直流电机调速控制。
2 直流电机驱动控制电路总体结构直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H 桥功率驱动电路等四部分，其电路框图如图一图1『就电机乂动控制电路框图由图可以看出，电机驱动控制电路的外围接口简单。
其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake, Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源，Vm为电机电源电压，M+、M-为直流电机接口。
在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。
隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制H桥的上下臂。
由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。
3 H桥功率驱动原理直流电机驱动使用最广泛的就是H 型全桥式电路，这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。
H 桥功率驱动原理图如图2 所示。
基于单片机的直流电机控制风扇系统设计
基于单片机的直流电机控制风扇系统设计
本文介绍基于单片机的直流电机控制风扇系统设计。
所使用的单片机为STC15F2K60S2，电机为12V直流电机，控制模块为L298N。
系统设计分两部分，硬件设计和软件设计。
下面分别进行介绍。
一、硬件设计
1.电源电路设计
本系统的电源为12V的直流电源。
电源电路设计如下图所示：
图中VCC为12V直流电源正极，GND为负极。
C1为电容器，滤波电路，保证电源稳定。
LED1为电源指示灯，用于指示系统是否有电。
2.电机驱动电路设计
本系统采用L298N控制电机，并用单片机控制L298N电路的工作状态，控制电机的正反转。
电机驱动电路如下图所示：
图中，IN1、IN2、IN3、IN4接单片机的IO口，用于控制电机的正反转。
3.电机控制电路设计
电机控制电路如下图所示：
图中，M1为12V直流电机。
4.程序下载电路设计
程序下载电路如下图所示：
图中，P1为ISP下载器接口，用于单片机程序的下载。
二、软件设计
本系统的软件主要由单片机程序控制，程序流程如下：
1.初始化各个IO和定时器；
2.读取按键状态，判断按键是否按下；
3.如果按键按下，则控制电机正反转；
4.定时器每隔一段时间检测温度传感器，若检测到温度过高，则打开电机，达到散热的目的；
5.程序无限循环，直到关机。
以上就是基于单片机的直流电机控制风扇系统的设计方案，通过硬件电路的设计和软件程序的编写，可以实现对电机的控制，使风扇系统能够自动调节风速，达到更好的散热效果。
直流电机控制电路设计
直流电机控制电路设计1.电阻控制电路：电阻控制电路是最简单的直流电机控制电路。
通过在直流电机的电源电路中串接一个可调节的电阻，可以改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
这种方法简单易行，但效率低下，能耗较大。
2.利用PWM信号控制电机速度：PWM（脉宽调制）信号是一种控制电子设备的常用方法。
在直流电机控制中，可以通过改变PWM信号的脉宽来控制电机的转速。
脉宽越宽，电机供电时间越长，转速越快；脉宽越窄，电机供电时间越短，转速越慢。
通过控制PWM信号的频率，可以实现更精确的速度控制。
3.使用驱动器芯片控制电机：驱动器芯片是一种专门用于控制电机的集成电路。
它提供了多种控制电机速度和方向的功能。
通过输入控制信号，驱动器芯片可以精确地控制电机的转速和转向。
驱动器芯片通常由功率放大器、逻辑电路和电源电路组成。
4.使用微控制器控制电机：微控制器是一种具有处理能力的单片机，可以通过编程设置来控制电机的运动。
通过连接微控制器和电机驱动电路，可以实现对电机转速、方向等参数的精确控制。
微控制器不仅能实现速度控制，还可以实现与其他设备的通信和协调工作。
在直流电机控制电路设计中1.电机的功率需求和特性：根据电机的功率需求，选择适当的电源和电源电压。
同时，需要了解电机的特性，如额定电流、额定电压等参数。
2.控制方法选择：根据实际应用需求，选择合适的控制方法。
比如，需要精确的速度控制可以选择PWM控制；需要简单控制可以选择电阻控制。
3.控制电路的稳定性和可靠性：设计的电路应具有良好的稳定性和可靠性，避免由于电路设计不合理导致的电机运动异常或损坏。
4.电路的成本和尺寸：根据实际应用需求和预算，选择合适的电路设计方案。
有时需要考虑电路尺寸的限制，如嵌入式设备中需要小巧的电路。
总之，直流电机控制电路设计需要根据具体应用需求选择合适的控制方法，并考虑电机的功率需求、特性、稳定性、可靠性、成本和尺寸等因素。
通过合理的设计和调试，可以实现对直流电机运动的精确控制。
无刷直流电动机驱动控制电路的设计和实现
一
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图 １ 无 刷 直 流 电动 机 控 制 系 统 总 体 结 构 框 图
系统 的工 作 原 理 如 下 ：图 １中 ＳＴＣ８９Ｃ５２输 出 信号经信号处理 电路产生 ６路控制信号 以及 ＰＷＭ 波 通过 控制 集成 芯 片 ＩＲ２１３０来 间 接控 制 三 相 逆 变 桥 ＭＯＳ管 的两两 开 断 ，从 而实 现无刷 直 流 电动 机 的 驱 动 。首先 该系统 通 过人机 接 口设定 目标 速度 输入 到单 片机 ，然 后 该 单 片 机 通 过 转 换 成 对 应 的 ＰＷＭ 经过信号处理电路去控制集成芯片 ＩＲ２１３０，而该集 成芯片的输 出通过合理选择 自举器件 ，具有较好 的 自举功能 ，迅速去控制三相逆变桥的两两开断 ，以实
ＳＴＣ８９Ｃ５２ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈｉｐ，ａｎｄ ＩＲ２１３０ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｅ－ｄｒｉｖｅ ｃｈｉｐ．Ａ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｂｒ ｉｄｇｅ ｐｏｗｅｒ ａｍ— ｐｌｉｆｉｅｒ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｗｉｔｈ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ＭＯＳ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＢＬＤＣＭ ，ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ— ｔｒｉｃ ｅｎｃｏｄｅｒ ｄｉｓｋ ｗａｓ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏ— ｒｉｔｈｍ ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｌｏｗ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｈａｓ ｓｍ ｏｏｔｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ，ｓｍ ａｌｌ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆ ｉｃｉｅｎｃｙ．
5v直流电机调速电路设计ad设计及其原理
5v直流电机调速电路设计ad设计及其原理
为了设计一个5V直流电机的调速电路，我们可以使用一个无刷直流电机（BLDC motor），以及一个电子调速器（ESC）来控制电机的转速。
基本原理是通过调整输入给电机的电压来改变电机的转速。
通常情况下，直流电机的转速与输入电压之间存在线性关系。
因此，我们可以通过调整输入电压的大小来实现对电机转速的调节。
以下是一个简单的5V直流电机调速电路设计及其原理：
1. 材料准备：
- 5V直流电机
- 电子调速器（ESC）
- Arduino或其他微控制器
- 电源（可选择5V电源）
2. 连接电机和电子调速器：
- 将电机的电源线连接到电源的正极，将电机的地线连接到电源的负极。
- 将电机的三个相线（A、B、C）连接到电子调速器的对应引脚。
3. 连接电子调速器和微控制器：
- 将电子调速器的信号线连接到微控制器的数字引脚。
这个信号线用于发送控制电机转速的指令。
4. 编程微控制器：
- 使用Arduino或其他微控制器来编写调速程序。
- 根据需要，使用PWM信号模拟模式或其他相应的驱动方式编程。
5. 控制电机转速：
- 在程序中，使用微控制器发送PWM信号控制电子调速器的输入电压。
通过调整PWM信号的占空比（即高电平持续时间占整个周期的比例）来调整电机的输出转速。
通过这样的设计，我们可以实现对5V直流电机的精确调速。
这种设计可以应用于许多需要对电机转速精确控制的场合，如机械设备、机器人、无人机等。
直流电机控制系统(晶闸管整流
目录目录 (1)1．设计总体思路 (2)2．基本原理框图 (2)3．单元电路设计 (3)3.1主电路器件的计算与选择 (3)3.1.1变压器的选择 (3)3.1.2晶闸管的选型 (3)3.1.3过电压保护原理及计算选择 (3)3.1.4过电流保护 (5)3.1.5电抗器的参数计算与选择 (7)3.2控制电路的介绍 (7)3.2.1引脚排列、各引脚的功能及用法 (7)3.2.2电流转速闭环调节电路 (10)3.2.3.功率放大电路 (10)4．故障分析与改进 (12)5．实验与仿真 (12)6.心得体会 (13)7.附件 (15)8.参考文献 (16)1．设计总体思路直流电机控制系统（晶闸管整流）分为主电路和控制电路，主电路采用三相全控桥整流电路，变流侧交流电采用电网电压，通过变压器起隔离和调节电网电压，使其达到整流所需求的交流电压，为防止电网波动和其他各类短路情况的出现，在交流侧和整流的直流侧增加一系列的过电压和过电流保护。
控制电路采用转速和电流调节电路，在电网电压通过交流互感器感应电流后将电流信号转为电压信号，和转速反馈信号进行调节，再限幅和功放电路，转换成触发电路能用来改变控制角的信号来调节整流输出电压达到调速目的。
该触发晶闸管的触发电路由六脉冲触发电路TC785构成，最终能调节电机的转速，使其达到转速的稳定。
2．基本原理框图3．单元电路设计3.1主电路器件的计算与选择该设计所调节直流电动机的参数：额定电压225V,额定电流158.5A，额定功率30KW3.1.1变压器的选择变压器二次侧相电压U2=Ud/2.34考虑晶闸管的管压降和启动电压留20%的裕量，整流直流侧电压Ud=1.2*225*270V,得U2=128V；变压器二次侧电流I2=0.816*Id=129.3A；变压器的容量s=3U2 I2=3*128*129.3=50KW；变压器的变比U1:U2=220:128=1.73.1.2晶闸管的选型晶闸管的额定电压Un=(2～3)UTm;Un=2*6*U2=2*6*128=627V晶闸管的额定电流I n=（1.5～2）Ivt;Ivt=Id/(3*1.57）=87.5A;In=1.8*87.5=157A;取Un=;In=157A；选择KP157—580晶闸管六只。
基于_fpga_的直流电机综合测控系统电路设计
基于fpga 的直流电机综合测控系统电路设计1. 引言1.1 概述随着科技的不断进步和电机技术的广泛应用，直流电机在工业生产和自动控制领域发挥着重要作用。
直流电机的测控系统是实现对电机运行状态、控制以及数据采集等功能的关键部分。
本文将介绍基于FPGA（现场可编程门阵列）的直流电机综合测控系统电路设计。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、直流电机测控系统概述、FPGA基础知识和相关技术介绍、直流电机综合测控系统的电路设计要点以及实验结果与分析。
其中，引言部分对论文主题进行了简要介绍，同时提出文章目的和结构。
1.3 目的本篇长文旨在通过对FPGA在直流电机测控系统中应用的研究，设计出高效且稳定可靠的直流电机测控系统。
通过深入分析和实验验证，揭示FPGA在这一领域中所具有的优势，并展示其在驱动电路设计、信号采集与处理以及系统通信接口方面所能提供的解决方案。
通过实验结果与分析，评估系统的性能，进一步证明该设计方案的可行性和有效性。
以上是“1. 引言”部分内容。
2. 直流电机测控系统概述2.1 直流电机工作原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
其工作原理基于洛伦兹定律和摩擦力等物理原理。
直流电机由定子和转子组成，其中定子通常由线圈构成而转子则是一个旋转部件。
当通过定子中通入直流电流时，形成了磁场，这个磁场与转子上带有导线的部分相互作用，产生了力矩，使得转子开始旋转。
2.2 测控系统的重要性测控（Measurement and Control）系统在工程领域中具有广泛应用。
对于直流电机而言，测控系统可以实现对驱动、监控、调节等方面的功能，以确保电机能够稳定运行并满足特定需求。
测量和控制技术在直流电机领域中非常关键，因为它们可以帮助精确获取并处理与运行参数相关的信息，并根据需要进行相应的调整。
2.3 FPGA在测控系统中的应用优势FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，被广泛应用于测控系统中。
无刷直流电机控制电路硬件设计
无刷直流电机控制电路硬件设计一、硬件系统整体设计无刷直流电机控制器的硬件系统主要由DSP 控制板、功率驱动板和无刷直流电机三个部分构成：控制板部分是以数字信号办理器 DSP 为核心的多个模块构成，包含稳压电路、 EEPROM储存电路、 SCI 通讯电路、 CAP 捕捉电路、 AD 变换和 PWM 驱动电路。
DSP 控制板的主要功能是接收和办理来自功率驱动板的信号，并经过功率驱动板来控制电机运转和停止；功率驱动板由*****驱动器、传感器接口和功率开关电路构成。
功率驱动板一端连着 DSP 主控制板，一端连着电机，是整个控制系统的中间环节。
功率驱动板需要接收来自 DSP 主控制板的控制指令，并依据指令控制电机的状态；同时需要及时监测电机的工作状态，并反应给主控制板。
二、 DSP 控制板的设计（一） DSP 控制核心器本设计控制器的主控芯片采纳由TI 企业设计生产的32 位高效率定点DSP 芯片 ********** 。
作为一款数字信号处器，其数字信号办理能力强，还拥有与单片机近似的丰富的外头接口，以及优秀的嵌入式开发能力，能够很好地知足很多控制系统的需求。
本设计采纳 ********-*****引脚薄型四方扁平（TQFP）封装。
（二）稳压电路设计********** 工作电压为 3.3V，因为控制板的输入电压为5V，所以需要电源忘片达成电压的变换。
考虑到 ********** 对电源敏感，本设计采纳电压精度较高的线性稳压器*****-3.3 。
*****-3.3在1A 电流下压降仅为 1.2V，精度较高，同时内部集成了过热保护和限流电路，靠谱性高。
（三）上位机通讯电路设计串行通讯口（ SCI）是采纳两根信号线的异步串行通讯接口。
SCI 模块由发送器和接收器两部分构成，二者的内部构造相像，可是相互是能够独立工作的，互不影响，都能够独自配置与工作，因此能够达成数据的单工、半双工以及全双工的发送与接收；而且该模块还能够设定通讯的波特率、起止位、校验位等标记位，操作灵巧。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
详解直流电机驱动电路的设计
详解直流电机驱动电路的设计直流电机驱动电路是将直流电源的电能转换为电机机械能的关键部分。
设计一个高效、可控的直流电机驱动电路需要考虑多个因素，包括电源选择、控制电路设计、保护电路设计等。
首先，在设计直流电机驱动电路之前，需要确定所需的电源电压和电流。
一般来说，直流电机的额定电压和额定电流是由电机制造商给出的，可以根据这些参数来选择合适的电源。
其次，设计直流电机驱动电路需要考虑电机的控制方式。
常见的电机控制方式包括电压控制和PWM控制。
电压控制方式是通过改变电源电压的大小来控制电机的转速，而PWM控制是通过改变电源电压的脉宽来控制电机的转速。
选择适当的控制方式取决于具体的应用需求。
接下来，需要设计电机的控制电路。
控制电路主要包括接口电路、驱动电路和保护电路。
接口电路用于接收控制信号，将其转换为适合驱动电路的信号。
驱动电路则根据接口电路的信号来控制电机的功率开关。
保护电路用于保护电机和驱动电路免受过电流、过电压等不良因素的损害。
另外，还需要考虑闭环控制系统的设计。
闭环控制系统可以通过反馈信号来调整驱动电路的输出，使得电机的转速能够达到预期的目标。
闭环控制系统通常包括传感器（如转速传感器、位置传感器等）、比较器、PID控制器等组成。
最后，需要进行模拟和数字电路的设计和电路优化。
模拟电路设计应考虑信号放大、滤波、隔离等问题。
数字电路设计涉及到处理器的选择和接口设计等。
总之，直流电机驱动电路的设计需要综合考虑电源、控制电路、保护电路以及闭环控制系统的设计，并进行模拟和数字电路的优化。
通过合理地设计和优化，可以实现高效、可控的直流电机驱动。
直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计直流电机是一种通用型的电动机，广泛应用于各种机械系统中。
它通过直流电源提供电流以产生转矩，控制电机的转速和方向。
直流电机驱动电路设计的目标是实现对电机的精确控制和高效能的使用。
首先，功率电源提供电压和电流以驱动电机。
直流电机通常需要稳定的直流电压供电，可以通过整流电路将交流电转换为直流电。
在选择功率电源时，需要考虑电机的额定电压和额定电流，以确保提供足够的电源能量。
其次，电机继电器用于控制电机的启停。
继电器是一种电磁开关，可以通过控制电流来开关电路。
当控制电路给继电器提供信号时，继电器闭合，使电流通过电机，电机开始工作；当控制电路断开信号时，继电器断开，电流停止，电机停止工作。
第三，电机驱动电路是直流电机的驱动器，它将电源的电压和电流转换成适合电机的信号。
直流电机驱动电路主要包括功率放大器和电流反馈回路两个部分。
功率放大器负责将低电压、低电流的输入信号放大到足够的电压和电流以驱动电机。
常见的功率放大器有晶体管放大器和MOS管放大器。
两者的选择取决于具体的应用需求和电源的特性。
电流反馈回路用于监测电机的电流，并根据需要调整输入信号，实现电机的精确控制。
电流反馈回路通常由电流传感器、放大器和比较器组成。
电流传感器用于测量电流，放大器将电流信号放大到合适的范围，比较器将放大后的信号与设定值进行比较，产生控制信号来调整输入信号。
最后，控制电路用于控制电机的转速和方向。
控制电路通常由微处理器或逻辑门电路组成。
微处理器可以通过编程实现复杂的控制算法，逻辑门电路则适用于简单的控制需求。
控制电路根据传感器的反馈信号和用户的输入，产生控制信号来调整电机驱动电路的输入信号。
总结来说，直流电机驱动电路设计需要综合考虑功率电源的选择、电机的驱动器、电流反馈回路和控制电路四个方面。
通过合理的设计和调试，可以实现对直流电机的精确控制，提高系统的效率和稳定性。
基于单片机的直流电机控制电路设计
基于单片机的直流电机控制电路设计1.电机驱动电路：电机驱动电路用于控制直流电机的启停、正反转和速度调节。
常见的驱动电路有H桥电路和PWM调速电路。
-H桥电路：H桥电路由四个开关管组成，可以控制电流的流动方向，从而实现正反转功能。
在单片机的控制下，通过控制开关管的导通与断开，可以实现电机的正转和反转。
-PWM调速电路：PWM调速电路通过控制脉冲宽度来调节电机的速度。
单片机产生一个固定频率的PWM信号，通过改变脉冲宽度的占空比，控制电机的速度。
占空比越大，电机转动的速度越快。
2.单片机控制电路：单片机控制电路主要实现对电机的控制和监测功能。
通过单片机的IO口输出控制信号，实现电机的启停、正反转和调速。
同时，通过AD转换接口可以实现对电机的速度、电流等参数的监控。
3.电源电路：电源电路为整个系统提供稳定的直流电源。
常见的电源电路有开关电源和线性电源。
-开关电源：开关电源通过开关器件的开关操作，实现对输入电压的调整，从而输出稳定的直流电压。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，是直流电机控制电路中常用的电源方式。
-线性电源：线性电源通过线性调节器件，将输入的交流电压转换为稳定的直流电压。
线性电源具有设计简单、成本低等优点，但效率较低，一般用于对电流要求较低的应用场景。
总结：基于单片机的直流电机控制电路通过驱动电路，实现对电机的启停、正反转和速度调节。
通过单片机控制电路，实现对电机的控制和监测功能。
同时，为了保证电路的正常工作，需要提供稳定的直流电源。
以上是一个基本的电机控制电路设计，具体电路设计和参数设置需根据具体的应用场景和要求来确定。
浅谈简易的直流电动机起动控制电路设计
回到放 大状态 ， 电机起 动过程结束 并进入运行 状态 ， 在起 动过 小需要满足 的条件 ： ＮＩ Ｎ应根据 电机和负载特性来选取） Ｉ （ ， 程 中加在 电机上的电压一直处在较 高状态 ， 这就可 实现高 电压 在 直 流 电 动 机 起 动 开 始 瞬 间 ， 它 加 上 电源 电压 Ｕ， 于 转 子 给 由
起动 。 行过程是通过 Ｑ 运 ４的 饱 和和 Ｄ１ 稳 压 使 Ｑ１ 基 极 被 的惯 性 ， 的 的 一开始转 速为 ０ 其 反动势 Ｅ 。 ０ 当 Ｎ Ｉ时 ， ， ｃ中 ， ＝ 从 嵌位 来 维持 的，在运行状 态 时加 到 电机上 的 电压 为 （ ＋ ． ＶＤＩ ０ 中解 的 Ｒ５ ， 同时 要使 稍 大 于 ３０７ Ｖ 左 右 ， －． ） ＶＤ１为稳 压 二极 管 Ｄ１ 端 的 击 穿 电 压 ， 果 图 两 如 １中的 ＶＣ Ｃ为 ６ Ｖ就 可实现 ５ Ｖ起动 、．Ｖ运行 ，那 么即可实 Ｄ１的稳 压 电流 。 ３ ２
ｖ１为 起 动 控 制 电 压 ， 当 ｖ１为 ５ 时 可 计 算 出 起 动 时 间 为 Ｖ
２ ．无极调速单 向运行起动控制 电路 如 图 ３ 该 电路 中 Ｑ ， ４
企业导 报 ２ １ 年第ｏ 期 ２ ３ ０２ １ ６
技术市场
刍议 智 能机 器 人 及 其 关键 技 术
图 １ 单 向运 行 直 流 电动机 起 动控 制 电路
２ ．起动时间。 ｃ 值的大小决定 了起动过程的时间长短，
—
二一 ！
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• （10）Texas Instruments和 MOTOROLA公司提供多通道的 低侧开关驱动器、高侧开关驱动器、高侧和低侧（半桥） 开关驱动器、H桥开关驱动器产品，可用于直流电动机的 驱动控制。
• 6.1.1 基于TPIC2101的直流电机速度控制电路 • 1. TPIC2101的主要技术性能与特点 • TPIC2101是Texas Instruments公司生产的控制直流电动
• （4）Fairchild Semi公司生产的直流电动机驱动器集成 电路，其中，输出电流为1.6A，DIP封装的产品有FAN8082、 KA3082B（双向）、KA830IL；输出电流为1A，SSOP封装的 产品有 KA9258D、KA9259ED；FAN8082D（双向）的输出电 流为0.8A，SOIC封装。他们适合在VCR、CD播放机和玩具 中应用。
• TPIC2101具有过电压保护功能，其门限设定在17～20V之 间，典型值为18.5V，用户不可更改。当内部检测Vbat高 于门限电压时，进入故障状态。当Vbat回降到比门限电压 低0.5～1V，自动恢复正常。
电机控制电路设计
6.1 直流电机控制电路设计
• 直流电动机是一种设计以直流电压电源工作的旋转电动机。 直流电动机有永磁直流电动机、串励和并励直流电动机。
• 1. 直流电动机的单极性和双极性驱动方式 • 直流电动机的驱动方式有单极性和双极性两种，当电动机
只需要单方向旋转时，采用单极性驱动方式。 • 单极性驱动电路如图6.1.1所示。图6.1.1（a）由模拟控
图6.1.6 手动控制模式电路
• 在手动控制模式，使用不同的电源电压Vbat，输入电压信 号对应输出PWM信号的占空系数的关系曲线如图6.1.7所示。
图6.1.7 在手动模式，使用不同的电源电压Vbat，输入电压信号对应输出PWM信号的占空比的关系曲线
• TPIC2101具有欠电压保护功能，当电压Vbat低于8V时，芯 片进入睡眠模式，输出维持低电平。当Vbat增加，到高于 电压阀值（约7V）大约1V以上，自动恢复正常。
• （2）Allegro Microsystems公司生产的直流电动机控制 集成电路在办公自动化、工业自动化、汽车和便携式电子 设备方面得到广泛应用。其中，双全桥PWM电动机驱动器 驱动电流为±500～±750mA，电源电压为20～30V的产品 有A3965～A3968、A3967；驱动电流为±750mA，电源电压 为45V的产品有A2916、A2919、A6219；驱动电流为 ±1500mA，电源电压为50V的产品有A2917、A3948、A3955、 A3957、A3972、A3974；驱动电流为±2000mA，电源电压 为50V的产品有A3952、A3958；驱动电流为±2500mA，电 源电压为50V/30V的产品有A3971/A3977；驱动电流为 ±3000mA，电源电压为50V的产品有A3959。他们可用于微 步距控制的产品有A3967、A3973A、3955、A3957、A3972 和A3977。
• 这些双全桥电动机驱动器也可用于步进电动机的控制和驱 动。
• （3）ST Microelectronics公司生产的直流电动机驱动器 集成电路有L149（4A线性驱动器）、L165（3A功率运算放 大器）、L290（测速信号转换器）、L292（开关驱动器）、 L293（4通道推挽驱动器）和L298（双全桥驱动器）。
图6.1.3 TPIC2101构成的直流电动机PWM速度控制电路
• 在自动控制模式（见图6.1.4），频率约为100Hz PWM控制 信号经NPN晶体管送入AUTO引脚端（集电极开路），经内 部处理后从SPEED引脚端输出，经RC积分在INT引脚端产生 随AUTO输入的PWM信号的占空比变化的直流电压信号，在 GD端对应输出的占空比变化的PWM信号。可以通过改变供 电电压Vbat的方法，调节输出PWM信号的占空比来保持电 动机电压恒定。在自动模式，输出PWM信号的占空比与电 源电压Vbat的关系如式6.1.1所示。
CS4124、NCV7701、MC33030等型号。CS7054/CS4124是驱动低侧/高侧 MOSFET直流电动机PWM控制器，电源电压为30V，输出峰值电流为 0.2A/0.15A，具有“休眠”模式、过电压和过电流保护功能，采用 DIP14和SO-16L封装形式。NCV7701是H桥驱动器，电源电压为26V，输 出峰值电流为2A，具有交叉导通、过电压保护、欠电压保护、过电流 保护、正反转和制动等功能，采用SO-20L封装形式。MC33030是直流 伺服电动机H桥驱动器，电源电压为36V，输出峰值电流为1A，具有过 电压保护、过电流保护、四象限控制等功能，采用DIP16封装形式。
• （8）三菱电机公司生产直流伺服电动机控制器集成电路 有M51971P/L、M51660L；直流双向电动机驱动器集成电路 有M54641FP/L、M54687FP，并具有制动功能。
• （9）SANYO公司生产的单向直流电动机驱动器集成电路有 LA5527、LA5528N/NM、LA5586；
• 双向直流电动机驱动器集成电路有LA550、LB1630、 LB1634、LB1638、LB1640～LB1651、LB1830、LB1832～ LB1843、LB1930～LB1947T等。CD，四通道电动机驱动器 有LB8106M～LB8109M、LV8200W、LV8206T等。
（a）低侧和高侧单极性驱动
（b）快速半桥单极性驱动
图6.1.1 直流电动机单极性驱动方式
• 为避免因续流二极管续流，带来时间较长，损耗较大的缺 点，可采用图6.1.1（b）半桥驱动电路。其中的二极管 VD1、VD2实际上是DMOS管的“体”二极管，在工艺上与 DMOS管一起自动生成。这样，不必再附加续流二极管。半 桥驱动电路可实现电动机的制动控制，当断开VF1停止对 电动机供电的同时，将VF2连续开通，电动机的电动势 （EMF）经VF2短路，使电动机制动。此时，如果VF2不是 连续开通，而是PWM控制，可实现电动机的软制动。
• （5）Inf ineon公司生产的直流电动机伺服驱动器集成电 路有TLE4205、TLE4205-G TLE4206-G、TLE4209。其中 TLE4205/TLE4205-G的工作电压为6～32V，最大电流为1A， 工作电流为0.6A，采用P-DIP-18-3/P-DSO-20-6封装。 TLE4206-G/TLE4209的工作电压为8～18V，最大电流为1A， 工作电流为0.8A，采用P-DSO-14-8/P-DIP-8-4封装。他们 都具有对地短路保护。
• 当电动机需要正反两个方向旋转时，采用双极性驱动方式。 由四个功率开关管组成的H桥电路的双极性驱动电路如图 6.1.2所示。
图6.1.2 基本H桥电路
• 2.直流电动机控制集成电路的品种 • 各国半导体厂商生产的直流电动机控制集成电路品种繁多，现将部分
直流电动机控制集成电路的品种介绍如下： • （1）Semiconductors公司生产的直流电动机控制集成电路有CS7054、
• （6）ROHM公司生产的直流电动机驱动器集成电路有驱动 一个和驱动两个电动机的两种类型。驱动一个电动机的是 一个H桥输出，输出电压可由引脚输入设定。驱动两个电 动机的采用6个开关管构成3个半桥，其中一个半桥是共用 的。
• a. 驱动一个电动机的产品，其中最大输出电流为0.5A， 电源电压为4.5～15V的有BA6208/F；最大输出电流为0.7A， 电源电压为4.5～15V的有BA6218、BA6418；最大输出电流 为1A，电源电压为4.5～15V的有BA6955N、BA6956AN、 BA6283N、BA6285FS/FP、BA6286/N、BA6287F、BA6288FS、 BA6418F；而BA6229的最大输出电流为1.2A，电源电压为 8～23V；BA6209/N的最大输出电流为1.6A，电源电压为 6～18V；BA6219B/BFP-Y的最大输出电流为2.2A，电源电 压为8～18V。
• b.驱动两个电动机的产品，其中，最大输出电流为1A，电 源电压为8～18V的有BA6246N、BA6247NFP-Y、BA6259N； 而BA6239A/AN的最大输出电流为1.2A，电源电压为8～18V； BA6238A/AN的最大输出电流为1.6A，电源电压为8～18V。
• （7）TOSHIBA公司生产的直流电动机驱动器集成电路电源 电压在25V以下的有TA7257P、TA91P、TA33F、TA8401～ TA8409、TB6552FL/FN等型号，最大输出电流0.5～1.5A； 30V以上的有TA8428F/K、TA8429、TA8440H、TB6549F/P， 最大输出电流2.4～4.5A。
制器或微控制器的PWM信号，控制一个功率MOSFET开关管 的导通状态，在电动机两端并接一个续流二极管。功率开 关管串接在电动机下方（靠近电源地），其栅极驱动应采 用低侧栅极驱动器。如果功率开关管串接在电动机上方 （靠近电源正极），其栅极驱动采用高侧栅极驱动器。 对于高侧开关，它的栅极驱动需要附加的电平提升电路， 所以大多采用低侧驱动方式。该种电路因电流通过续流二 极管续流，时间较长，损耗较大，典型应用在小型风机、 泵的驱动。