基于DSC的直流电机半桥驱动电路的设计

　　为避免这种情况的产生，在Q2的漏极和源极之间并联一个二极管D5，用来增加一个短路续流通路，降低VS端对地的负过冲，同时电阻R5也可以减小负过冲时，流入VS引脚的电流，由于该电阻处于自举电容的充电回路中，因此不宜过大，其阻值应小于5Ω。另外，适当选取自举电容的容值也可以有效避免VS的负过冲，通常建议自举电容的容值要大于0.47μF，并且电容的等效串联电阻(ESR)越小，也越有助于避免V_bs的负过冲。

　　同时，在芯片的COM引脚和Q2的漏极之间设计了一个限流电阻R6。当VS负过冲超过V_bs导致VB电平低于COM时，该电阻可抑制流入COM引脚的电流，防止因芯片内部COM端到VB端的寄生二极管导通，而造成HO的锁定。

软件设计

　　本系统软件采用C语言在TI公司提供的DSP集成编译器CCS3.3环境下编写。根据系统总体设计可知，系统软件需要根据所设定的转速，控制DSC输出相应的PWM信号，并实时监控电机的实际转速。根据检测到的转速，计算出实际转速与预设转速的误差。然后根据这个误差，采用增量PI算法，得出PWM控制信号的修正量，实时修正PWM信号的占空比，使直流电机的转速迅速达到设定的转速并保持稳定。与此同时，DSC还要通过ADCINA0通道，定时检测流入直流电机的电流值，当该电流超出电机的额定电流时，立即关闭PWM输出，停止向直流电机供电，防止因工作在过流状态而烧毁电机。软件流程如图4所示。

PWM信号采用TMS320F2810的事件管理器A(EVA)的通用定时器1产生。由事件管理器B(EVB)的通用定时计数器3对直流电机的正交编码信号进行计数，并由通用定时器4每隔30ms读取T3CNT的计数值。在通用定时器4的周期中断函数中，程序计算出电机的当前旋转速度，根据这个速度计算出当前电机的速度偏差e(k)。将该偏差和前一次速度偏差e(k-1)一起代入PI函数计算PWM调整增量ΔUcmp。该增量值加上当前的PWM占空比Ucmp后，写入比较寄存器T1CMPR中，调整PWM信号输出的占空比。在接下来的一个周期中，2810的T1PWM_T1CMP引脚将按照新的占空比输出PWM信号。采用事件管理器A的通用定时器2定时启动ADC模块进行模数转换，在ADC中断函数中，根据公式计算出电流值。根据计算结果判断是否要关闭PWM输出。

　总结

　　本系统采用国际整流器公司的半桥驱动器IR2183，设计了一个半桥驱动电路，能够实现对大功率直流电机的驱动。采用TI公司推出的高性能32位实时数字信号控制器(DSC)TMS320F2810，对电机的转速和电流参数进行实时监控，并采用增量PI算法动态调整PWM控制信号，实现了对直流电机安全高效的实时控制。本系统在保证高可靠性的前提下，充分兼顾了低成本和高性能这两方面的需求。

　　目前直流电机在地铁、电动车、矿山、电梯、造纸印刷、船舶机械、精密机床中都得到了广泛的应用。本系统在上述工业自动化领域有着广阔的应用前景。

　参考文献：
　　[1] IR2183 Datasheet[Z/OL].http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2183.pdf
　　[2] TMS320F2810 Datasheet[Z/OL].http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tms320f2810.pdf
　　[3] 任志斌.电动机的DSP控制技术与实践[M].北京:中国电力出版社,2012