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一種體積小且線(xiàn)路簡(jiǎn)單的全數字化無(wú)刷直流電機控制系統中MOS管的應用選擇

已有 825 次閱讀2020-12-12 10:28 | MOS管



一、無(wú)刷直流電機

無(wú)刷直流電機(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)克服了有刷直流電機的缺點(diǎn),用電子換向器取代了機械換向器,這使它既具有良好的調速性能,又具有交流電機結構簡(jiǎn)單、容易維護、無(wú)換向火花、效率高、噪音小等特點(diǎn)。它可以把輸入的直流電源DC通過(guò)逆變器轉換為交流電AC。若是設計出線(xiàn)路更簡(jiǎn)單、體積更小的無(wú)刷直流電機控制系統,將更利于設計其他功能性外圍電路,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品競爭力。

2014Duan LiNan在核心期刊《微電機》上介紹了一種用DSP芯片控制無(wú)刷直流電機的系統。系統中用DSP芯片的事件管理器的比較模塊產(chǎn)生六路控制信號,其捕獲模塊會(huì )獲取轉子位置信息,在通過(guò)霍爾傳感器來(lái)控制電機換相。整個(gè)系統電路設計簡(jiǎn)化,減少系統體積,提高了系統的可靠性。

 

二、無(wú)刷直流電機控制電路設計

 

 

【系統設計框圖】

系統主要元器件參數選擇:

l DSP控制芯片:TMS320F2812

小功率無(wú)刷直流電機:24V/60W

光耦合器:6N137(用于單通道的高速光耦合器)

l PWM頻率選擇:13.4Hz

 

【無(wú)刷直流電機驅動(dòng)主電路】

 

 主電路是三相全橋逆變電路,為了保證電路的簡(jiǎn)潔,mosfet場(chǎng)效應管選擇PMOS管和NMOS配合使用。該電路上橋臂用P溝道場(chǎng)效應管IRF9540N組成,也可用VBsemi微碧的VBZE40P10完美替代;下橋壁用N溝道場(chǎng)效應管IRF540組成,也可選用VBsemi微碧的VBM1104N型號的MOS管完美替代。

 

上橋臂可選用的VBsemi微碧p溝道MOSFET晶體管型號:

VBE2104N

VBZE40P10

VBM2104N

VBMB2104N

 

【可選用VBsemi微碧公司PMOS管】

 

下橋臂可選用的VBsemi微碧N溝道MOSFET晶體管型號:

VBL1104N

VBM1104N

VBM1102N

VBZE30N10

VBZM3710

VBZE4286

 

【可選用VBsemi微碧公司NMOS管】

 

 

 本系統選用了 TMS320F2812 DSP 作主控芯片,由于TMS320F2812 DSP芯片輸出的 PWM 觸發(fā)信號強度不足以驅動(dòng)功率MOS管的導通,因此在觸發(fā)控制信號和功率管柵極之間需要另外加入功率驅動(dòng)電路,本系統采用 6N137 光耦合器使控制部分和功率部分隔離,以下是兩個(gè)部分的光耦結構。

【一路信號光耦隔離電路】

PWM信號光耦隔離電路】

 該系統的設計方案經(jīng)試驗證明是可行的,配合上其他外圍功能電路,將可更優(yōu)的控制無(wú)刷直流電機。

 

三、微碧半導體MOS管封裝及應用

      微碧半導體企業(yè)主要產(chǎn)品的封裝有:SOP-8 、TO-220F)、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400等系列封裝產(chǎn)線(xiàn)。

【微碧部分MOS管產(chǎn)品封裝】

      

      廣泛應用于3C數碼、安防設備、測量?jì)x器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車(chē)電子、網(wǎng)絡(luò )通信、物聯(lián)網(wǎng)IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車(chē)載DVD、汽車(chē)音箱、液晶顯示器、移動(dòng)電源、手機電池(鋰電池保護板)、LED電源等產(chǎn)品。微碧半導體有限公司以飽滿(mǎn)的激情,拼搏務(wù)實(shí)的干勁,不斷創(chuàng )新進(jìn)取,致力于為客戶(hù)群體打造出一座高效、便捷、直通、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)橋梁。

 

四、參考文獻

[1]童宏偉,張莉萍,申景雙,解大,陳宇晨.基于STM32的無(wú)刷直流電機控制系統[J].傳感器與微系統,2019,38(07):79-81.


[2]段麗娜,趙金.基于DSP的無(wú)刷直流電機控制系統的研究[J].微電機,2014,47(03):60-63+68.


[3]吳紅星,葉宇驕,倪天,郭慶波.無(wú)刷直流電機轉子位置檢測技術(shù)綜述[J].微電機,2011,44(08):75-81.


[4]葉美桃.直流無(wú)刷電動(dòng)機原理及其在汽車(chē)中的應用[J].機械管理開(kāi)發(fā),2008(02):90-91+93.

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