專利名稱：一種無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無位置傳感器5770系列無刷直流電機(jī)控制器，屬于微特電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有刷直流電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于采用電刷-換向器結(jié)構(gòu)，以機(jī)械方式進(jìn)行換向，就不可避免地存在噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等致命弱點(diǎn)，再加上制造成本高、維修困難等缺點(diǎn)，大大限制了它的應(yīng)用范圍。 而無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)首先直流無刷電動(dòng)機(jī)使用電子換向裝置代替了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，在完全保留了普通直流電動(dòng)機(jī)良好調(diào)速性能的基礎(chǔ)上，無電刷磨損，可靠性高，運(yùn)行壽命大大延長(zhǎng)，無機(jī)械換向火花及由此產(chǎn)生的電磁噪聲與干擾，大大降低維護(hù)需求，而且不需電勵(lì)磁，效率相對(duì)較高，因此這類電動(dòng)機(jī)較有刷直流電機(jī)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無刷直流電機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)無位置傳感器無刷直流電機(jī)的換相控制、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并且對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度、電流和電壓保護(hù)，滿足實(shí)際應(yīng)用需要。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述控制器包括輸入模塊，MCU和輸出驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入模塊包括電壓采集模塊、電流和反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330，帶有電壓保護(hù)、電流保護(hù)、溫度采集和保護(hù)、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、起?？刂?、轉(zhuǎn)速反饋及調(diào)節(jié)和看門狗程序；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括A、B、C相上下橋驅(qū)動(dòng)電路，上橋使用P溝道MOS管A04485，下橋使用N溝道MOS管A04484。本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制器的優(yōu)點(diǎn)是
1.通過測(cè)量A、B、C三相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn),可以準(zhǔn)確地控制三相的換相時(shí)機(jī),進(jìn)行精確的控制；
2.可以實(shí)現(xiàn)過壓和欠壓保護(hù)，并且電壓測(cè)量時(shí)機(jī)避開了因續(xù)流導(dǎo)致的電壓尖峰，可實(shí)現(xiàn)保護(hù)的一致性；
3.使用C8051F330內(nèi)置的溫度傳感器，節(jié)省了外部電路空間，增強(qiáng)了集成性，同時(shí)減小了因?yàn)橛布娐匪鶐淼哪?shù)轉(zhuǎn)換誤差，實(shí)現(xiàn)了精確控制。4.采用三相驅(qū)動(dòng)模塊的下橋驅(qū)動(dòng)器件開啟時(shí)的內(nèi)阻檢測(cè)電流大小，實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)。5.中斷程序經(jīng)過優(yōu)化，控制在40us以內(nèi)。中斷周期為40us，使得計(jì)數(shù)值增加，換相控制和反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)的測(cè)量更加精確。6.通過P溝道MOS管A04485構(gòu)建了電源極性反接保護(hù)電路，該電路在實(shí)現(xiàn)電源極性反接保護(hù)的前提下，較傳統(tǒng)的串聯(lián)二極管實(shí)現(xiàn)電源極性反接保護(hù)的方法壓降小，效率聞。7.根據(jù)需要可以反饋一個(gè)與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的方波信號(hào)，控制器同時(shí)具備電位器調(diào)速和O 5V直流電壓調(diào)速。 8.根據(jù)外部輸入的控制信號(hào)，可以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)和起停。


圖I為本發(fā)明所述無刷直流電機(jī)控制器與電機(jī)連接的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明所述無刷直流電機(jī)控制器處理程序流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制器作進(jìn)一步說明。 如圖I所示，本發(fā)明所述無刷直流電機(jī)控制器包括輸入模塊、MCU和驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入模塊包括電壓采集模塊、電流和反電動(dòng)勢(shì)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330，內(nèi)部執(zhí)行電壓保護(hù)、電流保護(hù)、溫度采集和保護(hù)、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷，并含有看門狗；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括A、B、C相上下橋驅(qū)動(dòng)電路，上橋使用P溝道MOS管A04485，下橋使用N溝道MOS 管 A04484。本發(fā)明適用于5770系列無刷直流電機(jī)控制器根據(jù)反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)進(jìn)行換相控制。具體原理為A、B、C三相線圈的連接點(diǎn)設(shè)為中性點(diǎn)，當(dāng)不導(dǎo)通相(設(shè)為C相)的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)時(shí)，中性點(diǎn)的電壓為電源電壓的1/2。所述5770系列電機(jī)的控制器處理程序，該程序按如下功能編制=MCU的初始化、打開定時(shí)器中斷、啟動(dòng)前的耐壓保護(hù)、啟動(dòng)狀態(tài)控制(開環(huán)拖動(dòng))，主循環(huán)清零看門狗。定時(shí)器中斷函數(shù)中完成計(jì)數(shù)加1，正常啟動(dòng)后根據(jù)計(jì)數(shù)值換算成的電角度判斷執(zhí)行的內(nèi)容，主要包括換相和檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)，并且針對(duì)不同的電角度區(qū)間進(jìn)行不同的保護(hù)(電壓保護(hù)、電流保護(hù)和溫度保護(hù))。以A相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)為例，具體實(shí)施方案為在電源和地之間接入兩個(gè)精密電阻得到電源分壓，在A相下橋MOS管A04484的漏極和地之間并聯(lián)兩個(gè)相同阻值的精密電阻得到同比例的A相下橋分壓。每進(jìn)入一次中斷，都將A相下橋分壓與電源分壓后的一半作比較，如果A相下橋分壓所得電壓剛剛大于電源分壓后的一半，則認(rèn)為該時(shí)刻就是A相反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)，此時(shí)計(jì)算得出30°、60°、90°電角度所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，并且將計(jì)數(shù)值清零。再過30°電角度，就是該相換相點(diǎn)；經(jīng)過60°電角度，此時(shí)由于沒有任何相在換相，因此系統(tǒng)電壓不受續(xù)流尖峰的影響，因而進(jìn)行系統(tǒng)電壓采集和電壓保護(hù)判斷；經(jīng)過60°和90°電角度，分別進(jìn)行相應(yīng)的換相，如圖2所示。本發(fā)明控制器的保護(hù)功能分為四類，分別是電流保護(hù)、電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、電源極性反接保護(hù)。以下為各保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)過程。φ電流保護(hù)電流保護(hù)上限值設(shè)為6A，主要是在電機(jī)堵轉(zhuǎn)或者電路短路時(shí)能夠
迅速判斷并做出動(dòng)作，關(guān)斷控制信號(hào)輸出，保護(hù)控制器元器件和電機(jī)。具體實(shí)施方案為采用三相驅(qū)動(dòng)模塊的下橋驅(qū)動(dòng)器件開啟時(shí)的內(nèi)阻檢測(cè)電流大小，實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)。 電壓保護(hù)通過電源和地之間的精密電阻分壓，比例計(jì)算可得系統(tǒng)電壓，如果超出允許范圍，則關(guān)斷信號(hào)輸出，防止元器件受到損害；
:1)溫度保護(hù)使用C8051F330內(nèi)置的溫度傳感器，進(jìn)行內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換，在過溫時(shí)關(guān)斷信號(hào)輸出，防止元器件受到損害。④電源極性反接保護(hù)通過P溝道MOS管A04485構(gòu)建電源極性反接保護(hù)電路，該電路在有效實(shí)現(xiàn)電源極性反接保護(hù)功能的前提下，較傳統(tǒng)的串聯(lián)二極管實(shí)現(xiàn)電源極性反接保護(hù)的方法壓降小，效率高。為了節(jié)省中斷的時(shí)間，在不同的電角度時(shí)進(jìn)行不同的保護(hù)內(nèi)容。由于堵轉(zhuǎn)或者電機(jī)的某兩相短路時(shí)，另一相沒有電流流經(jīng)但控制器和電機(jī)同樣會(huì)有燒毀的可能性，因此電 流必須要做實(shí)時(shí)保護(hù)。因此除去換相點(diǎn)外，每一次進(jìn)入中斷都要進(jìn)行電流檢測(cè)與保護(hù)。電壓保護(hù)和溫度保護(hù)的敏感度不如電流高，電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，進(jìn)行一次保護(hù)，這樣可以大大地縮短中斷的執(zhí)行時(shí)間，使計(jì)數(shù)值增多，換相更加準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器，所述的控制器包括輸入模塊，MCU和輸出驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述輸入模塊包括電壓采集模塊、電流和反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330，帶有電壓保護(hù)、電流保護(hù)、溫度采集和保護(hù)、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、起?？刂?、轉(zhuǎn)速反饋及調(diào)節(jié)，并含有看門狗程序；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括A、B、C相上下橋驅(qū)動(dòng)電路，上橋使用P溝道MOS管A04485，下橋使用N溝道MOS管A04484。
全文摘要
一種無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制器，所述的控制器包括輸入模塊，MCU和輸出驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入模塊包括電壓采集模塊、電流和反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330,帶有電壓保護(hù)、電流保護(hù)、溫度采集和保護(hù)、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、起?？刂?、轉(zhuǎn)速反饋及調(diào)節(jié)，并含有看門狗程序；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括A、B、C相上下橋驅(qū)動(dòng)電路，上橋使用P溝道MOS管AO4485，下橋使用N溝道MOS管AO4484。本發(fā)明工作可靠、準(zhǔn)確、具有實(shí)時(shí)的溫度、電流和電壓保護(hù)功能，可滿足實(shí)際應(yīng)用需要。
文檔編號(hào)H02P6/18GK102832864SQ20121027086
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者王大方 申請(qǐng)人:遵義天義利威機(jī)電有限責(zé)任公司