一种双极式PWM无刷直流电机控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双极式PWM无刷直流电机控制电路，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压U输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压Upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号PWM和NPWM以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号Ha、Hb和Hc，并输出控制信号D1～D6至驱动电路模块。本实用新型专利技术使电机在四个象限中运行，电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区，动态性能好；位于该电路中的电机具有低速平稳性好、调速范围宽、可靠性高等优点。可靠性高等优点。可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种双极式PWM无刷直流电机控制电路


[0001]本技术属于电机控制
，尤其涉及一种双极式PWM无刷直流电机控制电路。

技术介绍

[0002]无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机的运行效率高、调速性能好等诸多特点，因此，成为伺服控制系统中的最佳驱动执行元件。
[0003]然而传统三相电机电流环需要三个电流调节器，电流控制结构复杂，同时由于三个电流调节器难于做到完全一致，也不利于三相电机电流的对称。使用传统直流电机以机械方法进行换向，电刷易产生火花、无线电干扰，导致电机可靠性较低、寿命短。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本技术提出了一种双极式PWM无刷直流电机控制电路，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压U输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压Upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号PWM和NPWM以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号Ha、Hb和Hc，并输出控制信号D1～D6至驱动电路模块，电流分时反馈合成电路接收电机相序转换逻辑处理电路输出的选通信号SWA、SWB、SWC与无刷直流电机A相、B相的电流信号，将电压Ufi反馈给电流调节器电路。
[0005]进一步地，所述电流调节器电路包括运算放大器U1B、电阻R1~R6、电阻R52~R53、电阻R55~R56、电容C1~C3、二极管V2~V3；电阻R1、电阻R2、电容C1组成给定滤波器，给定滤波器的输入电压为Ugi；电阻R3、电阻R4、电容C2组成反馈滤波器，反馈滤波器的输入电压为Ufi；电阻R5、电容C3、电阻R6组成比例
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积分补偿网络；电阻R52、电阻R53、电容V2、电阻R55、电阻R56、电容V3组成限幅器。
[0006]进一步地，所述脉宽调制电路包括电阻R9~R12、电容C4、运算放大器U2~U4和二极管V4；运算放大器U2、电容C4和电阻R9
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R12组成三角波发生器；运算放大器U3为比例放大器，调整三角波的幅值；运算放大器U4为比较器，输入控制信号与三角波信号比较产生脉宽调制波形；二极管V4使脉宽调制波形为正，用以提供给逻辑延时电路产生逻辑延时，保护H桥式主回路的上下臂功率管不会直通。
[0007]进一步地，所述逻辑延时保护电路包括电阻R17和R18、电容C5~C8、或非门U5A~U5C、单稳态触发器U6A和U6B；所述或非门U5A的2号脚连接脉宽调制电路的输出电压Upwm、单稳态触发器U6A的1号脚和或非门U5A的2号脚及或非门U5B的5号脚连接，或非门U5A的1号脚连接单稳态触发器U6B的9号脚和或非门U5C的9号脚，或非门U5A的3号脚接地；单稳态触发器U6A的2、3号脚和单稳态触发器U6B的10、11号脚与电压VCC连接，单稳态触发器U6A的14
号脚连接电容C5后与电阻R17连接，单稳态触发器U6A的15号脚连接电阻R17后连接电压VCC，单稳态触发器U6A的13号脚与或非门U5B的6号脚连接；单稳态触发器U6B的6号脚与电容C6连接后连接电阻R18，单稳态触发器U6B的7号脚与电阻R18连接后连接电压VCC，单稳态触发器U6B的5号脚连接或非门U5C的8号脚；或非门U5B的4号脚连接电容C7、电容C8后与或非门U5C的10号脚连接,电容C7和电容C8间接地；或非门U5B的4号脚的输出信号为PWM，或非门U5C的10号脚的输出信号为NPWM。
[0008]进一步地，电机相序转换逻辑处理电路包括电阻R19~R21和可编程逻辑器件U7，可编程逻辑器件U7的1、2、3号脚分别连接霍尔位置传感器的输出信号Ha、Hb、Hc，以及上拉电阻R21、R20、R19，可编程逻辑器件U7的4、5号脚分别连接逻辑延时保护电路的输出信号PWM和NPWM，可编程逻辑器件U7的7~13号脚接地，可编程逻辑器件U7的20~22号脚连接电流分时反馈合成电路的选通信号SWC、SWB、SWA。
[0009]进一步地，所述电流分时反馈合成电路包括电阻R34~R42、四选一模拟开关U13、霍尔电流传感器U11和U12、运算放大器U1A和运算放大器U1D；
[0010]所述四选一模拟开关U13的16、14、12号脚与电阻R40连接后连接运算放大器U1A的2号脚，四选一模拟开关U13的15号脚连接运算放大器U1D的14号脚，四选一模拟开关U13的13号脚连接霍尔电流传感器U12的13号脚，四选一模拟开关U13的11号脚连接霍尔电流传感器U11的13号脚；所述霍尔电流传感器U11的1、2、3、4号脚接收电机A相绕组的电流信号，霍尔电流传感器U11的13号脚连接电阻R36后连接运算放大器U1D的13号脚，霍尔电流传感器U11的13号脚连接电阻R34后接地，霍尔电流传感器U11的12和11号脚分别接+15V电压和
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15V电压；所述霍尔电流传感器U12的1、2、3、4号脚接收电机B相绕组的电流信号，霍尔电流传感器U12的13号脚连接电阻R37后连接运算放大器U1D的13号脚，霍尔电流传感器U12的13号脚连接电阻R35后接地，霍尔电流传感器U12的12和11号脚分别接+15V电压和
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15V电压；所述运算放大器U1A的4和11号脚分别接+15V电压和
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15V电压，运算放大器U1A的3号脚连接电阻R42后接地，运算放大器U1A的2号脚连接电阻R41后连接其1号脚，运算放大器U1A的1号脚的输出电压为Ufi；所述运算放大器U1D的12号脚连接电阻R39后接地，运算放大器U1D的13号脚连接电阻R38后连接其14号脚，运算放大器U1D的14号脚的输出电压为Uic。
[0011]进一步地，所述电流调节器电路还包括电阻R7、电阻R54和运算放大器U1B；运算放大器U1B的6号脚与给定滤波器、反馈滤波器和比例
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积分补偿网络的一端连接，运算放大器U1B的5号脚连接电阻R7后接地再连接电容C1，运算放大器U1B的7号脚连接比例
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积分补偿网络的另一端，运算放大器U1B的7号脚与电阻R54连接后连接限幅器，电阻R54的输出电压即电流调节器电路的输出电压为U。
[0012]进一步地，所述脉宽调制电路还包括电阻R8、电阻R13~R16；运算放大器U2~U4的7号脚连接+15V电压，运算放大器U2~U4的4号脚连接
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15V电压，运算放大器U2的2号脚连接运算放大器U3的3号脚，同时连接C4后接地，运算放大器U2的3号脚连接电阻R10和R9后接地，运算放大器U2的6号脚连接电阻R11后与电阻R9、R10的连接点连接，同时运算放大器U2的6号脚还连接R12后连接运算放大器U2的3号脚；运算放大器U3的2号脚与电阻R13连接后接地，运算放大器U3的6号脚与电阻R14和电阻R13连接后接地；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极式PWM无刷直流电机控制电路，其特征在于，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压U输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压Upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号PWM和NPWM以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号Ha、Hb和Hc，并输出控制信号D1～D6至驱动电路模块，电流分时反馈合成电路接收电机相序转换逻辑处理电路输出的选通信号SWA、SWB、SWC与无刷直流电机A相、B相的电流信号，将电压Ufi反馈给电流调节器电路。2.根据权利要求1所述的双极式PWM无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述电流调节器电路包括运算放大器U1B、电阻R1~R6、电阻R52~R53、电阻R55~R56、电容C1~C3、二极管V2~V3；电阻R1、电阻R2、电容C1组成给定滤波器，给定滤波器的输入电压为Ugi；电阻R3、电阻R4、电容C2组成反馈滤波器，反馈滤波器的输入电压为Ufi；电阻R5、电容C3、电阻R6组成比例
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积分补偿网络；电阻R52、电阻R53、二极管V2、电阻R55、电阻R56、二极管V3组成限幅器。3.根据权利要求1所述的双极式PWM无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述脉宽调制电路包括电阻R9~R12、电容C4、运算放大器U2~U4和二极管V4；运算放大器U2、电容C4和电阻R9
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R12组成三角波发生器；运算放大器U3为比例放大器，调整三角波的幅值；运算放大器U4为比较器，输入控制信号与三角波信号比较产生脉宽调制波形；二极管V4使脉宽调制波形为正，用以提供给逻辑延时电路产生逻辑延时，保护H桥式主回路的上下臂功率管不会直通。4.根据权利要求1所述的双极式PWM无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述逻辑延时保护电路包括电阻R17和R18、电容C5~C8、或非门U5A~U5C、单稳态触发器U6A和U6B；所述或非门U5A的2号脚连接脉宽调制电路的输出电压Upwm、单稳态触发器U6A的1号脚和或非门U5A的2号脚及或非门U5B的5号脚连接，或非门U5A的1号脚连接单稳态触发器U6B的9号脚和或非门U5C的9号脚，或非门U5A的3号脚接地；单稳态触发器U6A的2、3号脚和单稳态触发器U6B的10、11号脚与电压VCC连接，单稳态触发器U6A的14号脚连接电容C5后与电阻R17连接，单稳态触发器U6A的15号脚连接电阻R17后连接电压VCC，单稳态触发器U6A的13号脚与或非门U5B的6号脚连接；单稳态触发器U6B的6号脚与电容C6连接后连接电阻R18，单稳态触发器U6B的7号脚与电阻R18连接后连接电压VCC，单稳态触发器U6B的5号脚连接或非门U5C的8号脚；或非门U5B的4号脚连接电容C7、电容C8后与或非门U5C的10号脚连接,电容C7和电容C8间接地；或非门U5B的4号脚的输出信号为PWM，或非门U5C的10号脚的输出信号为NPWM。5.根据权利要求1所述的双极式PWM无刷直流电机控制电路，其特征在于，电机相序转换逻辑处理电路包括电阻R19~R21和可编程逻辑器件U7，可编程逻辑器件U7的1、2、3号脚分别连接霍尔位置传感器的输出信号Ha、Hb、Hc，以及上拉电阻R21、R20、R19，可编程逻辑器件U7的4、5号脚分别连接逻辑延时保护电路的输出信号PWM和NPWM，可编程逻辑器件U7的7~13...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，王宇歆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：新型
国别省市：