一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路制造技术

本发明专利技术提供了一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，用以解决直流无刷电机缺乏精确控制以及电机工作时缺乏保护机制的问题，本电路包括：分别和主控模块电连接的电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块；主控模块包括主控芯片、时钟电路、复位电路；所述过温保护模块和反电动势过零检测模块分别和电机驱动功放模块电连接。与现有技术相比，本电路主控芯片能够采集所述直流无刷电机转速，通过单片机STM32的预设闭环控制调节算法，再根据预设转速，实时的对所述直流无刷电机的转速进行调节，保证所述直流无刷电机恒速转动。

A control circuit of BLDCM Based on STM32 single chip microcomputer

【技术实现步骤摘要】
一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路
本专利技术属于直流无刷电机控制领域，具体涉及基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路。
技术介绍
传统的直流无刷电动机的控制系统主要是通过模拟器件进行控制，但是模拟器件比较容易老化，系统的可靠性比较低，影响无刷电动机的正常运行,而现有的市场上的交流有刷电机，缺乏精确、灵活、有效的控制系统，往往表现为电机体积大、重量重、适应性差、控制精度低、油压不稳定、功率损耗大、碳刷和换向器寿命低等缺点。近年来，在智能高科技的影响下，微机处理和大规模集成电路得到很好的发展，不仅克服了传统模拟系统的缺点，而且能有效的完成各种复杂的控制，简化控制流程，提高控制效率。如专利号为CN205356206U的中国专利就公开了一种大功率直流无刷电机的控制系统，该技术提供的一种大功率直流无刷电机的控制系统输出四种电压大小+310DC、+15VDC、+12VDC以及+5VDC，电压输出纹波小，以保证本技术提供的一种大功率直流无刷电机的控制系统正常工作，可靠性高，且系统负载能力强、运行功耗低、生产低成本。该专利其目的在于能够提供四种不同的直流输出电压，其无法对电机的转速进行恒速控制，且缺乏相应的过温保护电路，对电机在工作过程中内部的温度无法进行监测预警，电机的工作寿命等缺乏保障。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，用以解决直流无刷电机缺乏精确控制以及电机工作时缺乏保护机制的问题。>本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，包括以下模块：主控模块、电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块；主控模块包括主控芯片、时钟电路、复位电路；所述电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块以及母线电压采集模块分别和主控模块连接；所述过温保护模块和反电动势过零检测模块分别和电机驱动功放模块电连接；所述主控模块，用于采集直流无刷电机的转速并根据采集的直流无刷电机的转速产生相应的脉冲波形，并将产生的脉冲波形发送至电机驱动功放模块；所述电机驱动功放模块，用于接收直流无刷电机对应的脉冲波形，并根据接收的脉冲波形调节直流无刷电机的转速；进一步地，电源模块包含第一降压单元、第二降压单元以及第三降压单元，所述电源模块，用于为主控模块、电机驱动功放模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块提供输入电源；所述第一降压单元，用于将输入电压降至第一预设电压；第二降压单元，用于将第一预设电压降至第二预设电压，所述第三降压单元，用于将第二预设电压降至第三预设电压。第一降压单元包含第一降压芯片U2、电容C7、电容C15、电解电容C21、电容C23、电阻R17、电阻R18、电感L1、二极管D1；所述第一降压芯片U2的第一引脚外接+18V电源，还通过所述电容C7接地；所述第一降压芯片U2的第二引脚与所述二极管D1的端口2电连接，所述二极管D1的端口1接地；所述第一降压芯片U2的第三引脚接地；所述第一降压芯片U2的第四引脚通过所述电阻R18接地，还通过所述电容C15、所述电阻R17以及所述电阻R18串联接地；所述二极管D1的端口2通过电感L1与所述第二降压芯片U3的第三引脚电连接，所述二极管D1的端口2还通过电感L1接入所述电容C15与所述电阻R17的连接处；所述电解电容C21正极一端接入所述电容C15与所述电阻R17的连接处，所述电解电容C21负极一端接地，所述电容C23并联接入所述电解电容C21两端；第二降压单元包含第二降压芯片U3、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11；所述第二降压芯片U3的第一引脚接入第八电压比较器的第三引脚，用于为第八电压比较器供电；所述第二降压芯片U3的第一引脚与所述第三降压芯片U4的第三引脚电连接，还通过所述电容C10接地，所述电容C9并联接入所述电容C10两端，所述电容C8并联接入所述电容C9两端；所述第二降压芯片U3的第二引脚接地；所述第二降压芯片U3的第三引脚接入电机驱动功放模块，用于为电机驱动功放模块供电；所述第二降压芯片U3的第三引脚还通过所述电容C11接地；第三降压单元包含第三降压芯片U4、极性电容C12、电容C13；所述第三降压芯片U4的第一引脚接地；所述第三降压芯片U4的第二引脚分别接入所述主控芯片、过温保护模块、电位器调速模块，用于为所述主控芯片、过温保护模块、电位器调速模块供电；所述第三降压芯片U4的第二引脚还与极性电容C12的正极电连接，所述极性电容C12的负极接地，所述电容C13并联接入所述极性电容C12的两端；所述第三降压芯片U4的第三引脚与所述第二降压芯片U3的第一引脚电连接。进一步地，电机驱动功放模块包括三相逆变电路、驱动芯片电路、过流保护电路；所述驱动芯片电路内设置有驱动芯片；所述三相逆变电路的一端与所述过流保护电路电连接，另一端与外接直流无刷电机连接，用于控制所述直流无刷电机的运转；所述驱动芯片电路一端与所述主控芯片电连接，用于接收所述主控芯片发送的控制信号，所述驱动芯片电路另一端与所述三相逆变电路电连接并用于向所述三相逆变电路发送驱动信号；所述过流保护电路的一端与所述三相逆变电路电连接，另一端与所述主控芯片电连接，并当过流保护电流中的检流电阻RN1的电流超过预设电流时发送过流信号至所述主控芯片。进一步地，所述三相逆变电路包括第一MOS管组、第二MOS管组以及第三MOS管组、电容C36、电解电容C37、电解电容C40、电容C41、电容C42、电源接口P5、接地接口P6；所述第一MOS管组包括MOS管Q1以及MOS管Q4，其中所述MOS管Q1的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q4的漏极电连接，所述MOS管Q4源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q1的栅极、所述MOS管Q4的栅极分别与所述主控芯片电连接；所述第二MOS管组包括MOS管Q2以及MOS管Q5，其中所述MOS管Q2的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q2的源极与所述MOS管Q5的漏极电连接，所述MOS管Q5源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q2的栅极、所述MOS管Q5的栅极分别与所述三相逆变电路电连接；所述第三MOS管组包括MOS管Q3以及MOS管Q6，其中所述MOS管Q3的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q3的源极与所述MOS管Q6的漏极电连接，所述MOS管Q6源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q3的栅极、所述MOS管Q6的栅极分别与所述主控芯片电连接；所述MOS管Q3的漏极与所述电解电容C37的正极电连接，所述电解电容C37的负极一端接地，所述电解电容C40正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，包括以下模块：主控模块、电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块；主控模块包括主控芯片、时钟电路、复位电路；所述电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块以及母线电压采集模块分别和主控模块连接；所述过温保护模块和反电动势过零检测模块分别和电机驱动功放模块电连接；/n所述主控模块，用于采集直流无刷电机的转速并根据采集的直流无刷电机的转速产生相应的脉冲波形，并将产生的脉冲波形发送至电机驱动功放模块；/n所述电机驱动功放模块，用于接收直流无刷电机对应的脉冲波形，并根据接收的脉冲波形调节直流无刷电机的转速。/n

【技术特征摘要】
20190712 CN 20191063062631.一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，包括以下模块：主控模块、电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块；主控模块包括主控芯片、时钟电路、复位电路；所述电机驱动功放模块、电源模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块以及母线电压采集模块分别和主控模块连接；所述过温保护模块和反电动势过零检测模块分别和电机驱动功放模块电连接；
所述主控模块，用于采集直流无刷电机的转速并根据采集的直流无刷电机的转速产生相应的脉冲波形，并将产生的脉冲波形发送至电机驱动功放模块；
所述电机驱动功放模块，用于接收直流无刷电机对应的脉冲波形，并根据接收的脉冲波形调节直流无刷电机的转速。


2.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，电源模块包含第一降压单元、第二降压单元以及第三降压单元，所述电源模块，用于为主控模块、电机驱动功放模块、过温保护模块、反电动势过零检测模块、电位器调速模块、独立键盘模块、母线电压采集模块提供输入电源；
所述第一降压单元，用于将输入电压降至第一预设电压；第二降压单元，用于将第一预设电压降至第二预设电压，所述第三降压单元，用于将第二预设电压降至第三预设电压；
第一降压单元包含第一降压芯片U2、电容C7、电容C15、电解电容C21、电容C23、电阻R17、电阻R18、电感L1、二极管D1；
所述第一降压芯片U2的第一引脚外接+18V电源，还通过所述电容C7接地；所述第一降压芯片U2的第二引脚与所述二极管D1的端口2电连接，所述二极管D1的端口1接地；所述第一降压芯片U2的第三引脚接地；所述第一降压芯片U2的第四引脚通过所述电阻R18接地，还通过所述电容C15、所述电阻R17以及所述电阻R18串联接地；所述二极管D1的端口2通过电感L1与所述第二降压芯片U3的第三引脚电连接，所述二极管D1的端口2还通过电感L1接入所述电容C15与所述电阻R17的连接处；所述电解电容C21正极一端接入所述电容C15与所述电阻R17的连接处，所述电解电容C21负极一端接地，所述电容C23并联接入所述电解电容C21两端；
第二降压单元包含第二降压芯片U3、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11；
所述第二降压芯片U3的第一引脚接入第八电压比较器的第三引脚，用于为第八电压比较器供电；所述第二降压芯片U3的第一引脚与所述第三降压芯片U4的第三引脚电连接，还通过所述电容C10接地，所述电容C9并联接入所述电容C10两端，所述电容C8并联接入所述电容C9两端；所述第二降压芯片U3的第二引脚接地；所述第二降压芯片U3的第三引脚接入电机驱动功放模块，用于为电机驱动功放模块供电；所述第二降压芯片U3的第三引脚还通过所述电容C11接地；
第三降压单元包含第三降压芯片U4、极性电容C12、电容C13；
所述第三降压芯片U4的第一引脚接地；所述第三降压芯片U4的第二引脚分别接入所述主控芯片、过温保护模块、电位器调速模块，用于为所述主控芯片、过温保护模块、电位器调速模块供电；所述第三降压芯片U4的第二引脚还与极性电容C12的正极电连接，所述极性电容C12的负极接地，所述电容C13并联接入所述极性电容C12的两端；所述第三降压芯片U4的第三引脚与所述第二降压芯片U3的第一引脚电连接。


3.根据权利要求2所述的一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，电机驱动功放模块包括三相逆变电路、驱动芯片电路、过流保护电路；所述驱动芯片电路内设置有驱动芯片；
所述三相逆变电路的一端与所述过流保护电路电连接，另一端与外接直流无刷电机连接，用于控制所述直流无刷电机的运转；
所述驱动芯片电路一端与所述主控芯片电连接，用于接收所述主控芯片发送的控制信号，所述驱动芯片电路另一端与所述三相逆变电路电连接并用于向所述三相逆变电路发送驱动信号；
所述过流保护电路的一端与所述三相逆变电路电连接，另一端与所述主控芯片电连接，并当过流保护电流中的检流电阻RN1的电流超过预设电流时发送过流信号至所述主控芯片。


4.根据权利要求3所述的一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，所述三相逆变电路包括第一MOS管组、第二MOS管组以及第三MOS管组、电容C36、电解电容C37、电解电容C40、电容C41、电容C42、电源接口P5、接地接口P6；
所述第一MOS管组包括MOS管Q1以及MOS管Q4，其中所述MOS管Q1的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q4的漏极电连接，所述MOS管Q4源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q1的栅极、所述MOS管Q4的栅极分别与所述主控芯片电连接；
所述第二MOS管组包括MOS管Q2以及MOS管Q5，其中所述MOS管Q2的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q2的源极与所述MOS管Q5的漏极电连接，所述MOS管Q5源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q2的栅极、所述MOS管Q5的栅极分别与所述三相逆变电路电连接；
所述第三MOS管组包括MOS管Q3以及MOS管Q6，其中所述MOS管Q3的漏极外接+18V电源，所述MOS管Q3的源极与所述MOS管Q6的漏极电连接，所述MOS管Q6源极与所述过流保护电路中的检流电阻RN1一端电连接，所述MOS管Q3的栅极、所述MOS管Q6的栅极分别与所述主控芯片电连接；
所述MOS管Q3的漏极与所述电解电容C37的正极电连接，所述电解电容C37的负极一端接地，所述电解电容C40正极与所述电解电容C37的正极电连接，所述电解电容C40负极接地；所述MOS管Q3的漏极端还通过电容C41与所述MOS管Q6源极电连接，电容C42并联接入电容C41的两端；
所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3的源极分别与接口MA、接口MB、接口MC电连接，用于外接所述直流无刷电机的第一三相输入端口MA、第二三相输入端口MB、第三三相输入端口MC；
所述第一MOS管组与所述第二MOS管组之间还并联有电容C36；
所述电解电容C37的正极端还与一个电源接口P5，所述检流电阻RN1与所述电阻R57电连接的一端还与接地接口P6电连接。


5.根据权利要求3所述的一种基于STM32单片机的直流无刷电机控制电路，其特征在于，电机驱动功放模块包括驱动芯片电路，所述驱动芯片电路包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元；
所述第一驱动单元包含第一驱动芯片U5、电容C24、电容C25、电容C26、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、二极管D3；
所述第一驱动芯片U5的第一引脚接+5V，用于为所述第一驱动芯片U5供电；所述第一驱动芯片U5的第一引脚还通过所述电容C24接地，所述电容C25并联接入所述电容C24的两端；所述第一驱动芯片U5的第二引脚、第三引脚分别通过所述阻R24、所述电阻R25与所述主控芯片电连接；所述第一驱动芯片U5的第四引脚外接地；所述第一驱动芯片U5的第五引脚通过所述电阻R28与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林韩波，毛剑峰，胡英豪，何青辉，郑家裕，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33