Microchip有刷直流电机控制和驱动

发布时间:2013-07-19 阅读量:1100 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】刷式直流电机是现有历史最久的电机拓扑之一,其有一显著优势:成本。因此广泛用于系统成本是主要驱动因素的应用中。刷式直流电机历来常用于工业伺服应用,速度和扭矩分别与所应用的电压和电流成正比。本文介绍Microchip公司提供的有刷直流电机控制方案。

有刷直流电机通过电刷进行换向。 以下是关于有刷直流电机的一些关键点:
 
 *典型的转子(也就是电枢)上有绕组,并且在其末端连有换向器
  *电刷与换向部分连接和断开,从而将能量传递到电枢
  *永磁直流电机的定子(或外部机筒)将有两个或更多个永磁磁极
  *通电绕组和定子磁体的相反极性互相作用,从而导致转子旋转直到与定子同相位
  *一旦转子与定子对齐,电刷与换向器接触并导通下一个绕组

由于速度和转矩与所应用的电压/电流成正比,因而有刷直流电机控制起来相对容易。 由于电枢上有绕组,因而转子很重,较大的惯性使其较难启动和停止。 转子上的绕组会产生热量,并且较难散热。

有刷直流电机
图 有刷直流电机

 


推荐适用于有刷直流电机控制的产品

Microchip提供完整的双全桥驱动器产品线,设计用于驱动有刷直流电机。 这些驱动器可以很方便地与任何单片机相连。
Microchip获奖的8位PIC MCU是有刷直流电机控制的出色解决方案。 

有刷直流电机的主要特性

  *良好的可控性:开/关,成正比
  *线性转矩/电流曲线
  *速度与所应用的电压成正比
  *需要维护
  *低过载能力
  *低热耗散

有刷直流电机主要特性
图 有刷直流电机特性

工作原理

有刷直流电机的速度可以通过控制电枢电压来控制,转矩则由电枢电流控制;也就是说,可以很容易地分别控制磁通量和转矩。 这是所有现代交流控制方法的主要原理。 早期直流电机通过一些斩波技术进行控制,如脉宽调制(PWM)。 联网的晶闸管桥电路主要用于较高功率范围,特定于某些应用。

 

 


有刷直流电机控制

输入:                                                             控制:                                                                                 
*转矩                                                                * 用于固件PWM或开/关控制的基本I/O                        
*速度                                                                *用于过流检测的比较器                                                 
*位置和/或方向                                                 *捕捉/比较/PWM
*输入可以是模拟电压、电位器、开关               *增强型捕捉/比较/PWM
或数字通信                                                       *较高的电机控制PWM分辨率
                                                                         *下桥臂驱动控制
                                                                          *上桥臂驱动控制
                                                                          *H桥驱动控制

反馈:

*光学编码器
*限位开关

下桥臂配置:

该驱动可在一个方向控制有刷直流电机,经常用于对安全敏感的应用。

下桥臂配置

 

图 下桥臂配置

上桥臂配置:

成本最低的驱动技术。大多数应用可以简单地使用dsPIC DSC/PIC 单片机上的输出引脚来开启MOSFET。
 

                                                                                                                      图 上桥臂配置
 

 



设计流程图

设计流程图


                                                                                  图 设计流程图

应用

玩具            门锁            座椅调节    无绳手钻
移动电话    车窗升降       防盗系统    电动剪草机
雨刷器       天线牵引器

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