无刷直流电机控制方案简介

2、过流保护 为了提高本控制器的性能，我们利用驱 动芯片内部的过流保护管脚设计了过流保 护功能，这使的控制器能在发生过流，短 路，电机卡死等情况下快速关断输出，将 回路中电流限制在设定的电流以下，从而 达到保护电机及控制器的作用。 本电路的过流保护值（设定的回路最大 电流值）可根据控制器功率而改动，它的 值对控制器的功率起到一个限制作用，如 我们的控制器为10A，在启动瞬间电流可达 20A，我们便设定保护电流为20A，电流采 样电阻（0.05ohm）上的压降最大为1V， 而驱动芯片设定的保护比较电压为0.5V，
无刷直流电机控制方案简介
2010年12月20日
一、电机内部结构分析
下图为无刷直流电机内部绕线图
二、带位置传感器的驱动电路及方案
学无刷直流电路首先要从带位置传感器的 电机入手，从中弄清六路信号的驱动时序， 然后设计转子位置检测电路，省去位置传 感器，最后解决无位置传感器的启动问题 所以，整个过程可以概括为以下几个步骤： 1、带位置传感器电机的控制电路设计 2、驱动时序设计→正常带动电机 3、位置检测电路设计→和霍尔位置传感器 信号对应 4、采用无位置传感器的启动问题
元器件选型
本控制器中有两个地方的元器件的选型 非常关键，它们决定了控制器的最大功率。 1、MOS选型，它直接决定了控制器的功 率，本控制器按100W，10A设计，并留有 一部分裕量，我们选用了IRF3205,其最大 电流为110A，耐压55V，功率为200W，开 关时间在150ns以内，之所以选用110A的 MOS管做10A的控制器是因为MOS管工作 在开关状态，开关损耗发热远大于直通时 的损耗。IRF3205开关速度快，可大大减小 开关损耗。
检测波形示意图：
无位置传感器的启动问题
无位置传感器在启动时无法得到线反电动 势，也就不能获取过零点转子位置信号， 这样正常启动电机就是一个难点。 我们采用了三步启动方法： ①预定位：先驱动 MOS管Q1和Q6,使转子 转到一确定位置，然后再驱动MOS管Q1和 Q2，经过两次预定位后，可确保转子在我 们设定的位置。
我们通过改变分压电阻R2的值，使得达到 保护后，过流保护输入引脚电压恰好为 0.5V 所以，对不同功率等级的控制器，只需 改变MOS管及过流保护的分压电阻R2即可， 其它电路不用改变。
无位置传感器
在完成以上工作后便可进一步对控制器 进行改善，通过无刷电机的三线的线电压 反电动势来完成对转子位置的检测，检测 出来的线电压过零点也就是转子换相信号， 正确得到该信号后再跟原霍尔传感器的信 号进行对比，做到无误差或误差在30度电 角度以内时便可由该位置信检测电路取代 原霍尔传感器。 其原理图如下：
②升压升频驱动：在这一个程中，我们按 照电机正常转动的频率进行驱动MOS管， 不同的是在此过程我们不对位置信号进行 检测，而是按我们设定的换向时间进行换 向，在这个过程中，不断提高驱动点占空 比（提高相电压），同时不断减小换向时 间（提高换向频率）。当达到一定程度后， 便可检测到电机位置信号。 ③当检测到位置信号后，便可以切换到正 常工作模式。

谢
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带位置传感器的控制电路方案
如上图所示，上电后，电机霍尔传感器将 给出电机转置位置的电平信号，单片机识 别该信号，并按照驱动时序，给出相应的 驱动信号，该驱动信号通过IR2130驱动放 大后直接驱动6路MOS管。其驱动时序如下 所示：
但是以上为理论上的时序图，在实际电路 中，我们利用了自举驱动上管的工作方式， 这样就必须要求上管不能一直直通，而是 上下管交替导通，从而让自举电容有一个 充电时间。上下管交替导通的另一个好处 就是方便调速Hale Waihona Puke Baidu设定上下管为交替导通的 PWM波，只需改便PWM波的占空比便可以 起到调压调速的作用。 实际工作波形如下：