一种基于小功率高温无刷直流电动机驱动器设计

　　为了提高A／D转换的精度，本文采用了图2所示的PWM信号占空比给定电路。占空比给定信号不是直接接到单片机的P1．7引脚，而是中间经过一个运放电压跟随环节和一个Rc滤波环节。这样的输人电路可以为单片机内AD(：采样电容上的残留电压提供快速放电通道，从而减少其对所输入模拟信号的影响，同时图中的Rc网络还可以滤除输入信号中的高频干扰。图中Dl、D2为5 V稳压管，可防止输入到A／D口的模拟信号大于单片机的工作电压而使单片机芯片损坏。

　　(3)起动／停止控制驱动器控制电机的起动／停止是通过在P3．3引脚上输入信号RucN实现的。当RucN为高电平时电机起动，为低电平时停止转动。

　　(4)正转／反转控制驱动器控制电机的正、反转是通过在P3．2引脚上输入信号DIC：N实现的。当DI(：N为高电平时电机正转，为低电平时反转。

　　1．2开关主电路

驱动器采用了图3所示的开关主电路。上桥臂功率管Tl、B、_r5为P沟道的MOSFET，下桥臂功率管T2T4、T6为N沟道的MOSFET。

　　下桥臂的N沟道MOSFET可直接由逻辑电路驱动。上桥臂的P沟道MOSFET的驱动电路由三极管和电阻构成，通过电阻分压构造管子的驱动电压。

　　以A桥臂为例，当驱动信号Q1为高电平时，三极管D1饱和导通，此时Tl管的栅极对地电压为Dl的饱和压降加上艘上的电压。取R2《R1，R2上的电压可忽略，另外Dl的饱和压降可近似为零，因此Tl管的栅极对地电压近似为零，Tl管栅源电压近似为一12 V，这样就使T1管导通。

　　这种开关主电路和驱动方式省去隔离或自举驱动芯片，简化了驱动器电路，适合于高温环境下小功率电机驱动。

　　图中Rtest为电流检测采样电阻。其上电压正比于绕组电流，为限流电路提供电流采样信号。这种电流采样方式省去了专用电流传感器，简单可靠，适合与高温环境。

　　1．3限流恒功率

　　控制电路在保持桥臂电压不变的情况下，把电机母线电流的平均值限制在一个固定值，则电机系统的输入输入功率恒定，此时如果电机损耗基本不变，则电机的输出功率也近似恒定，实现了近似恒功率运行。

　　恒功率运行可以保护电机本体、驱动电路以及该电机所驱动的设备。本文设计的限流控制电路由运算放大器及其外围电路组成，如图4所示。

　　定值时比较器输出低电平，当母线电流低于设定值时比较器输出高电平，从而控制功率器件通断，使母线电流平均值保持恒定，实现恒功率控制。

　　l_4驱动器电源

　　驱动器功率部分电源电压为+12 V，逻辑电路部分器件工作电压为+5 V。本文采用集成稳压器7805将功率电源的+12 V稳压后得到+5 V电压，为逻辑电路部分的供电，从而省去了外部+5 V电源。另外电路中集成运放选用了单电源供电器件，省去了负电源，这样整个驱动器只需一个外部电源+12 V电源，大大简化了为驱动器供电的电源，有利于高温环境运行。

　　本文选用的单片机分别设置了独立的模拟电源引脚AV。。和数字电源引脚DV。。。为可以防止AVDD被DVDD上的数字信号噪声干扰。本文采用了图5所示的单片机供电电路。AVDD和DVDD之间用一个磁珠串连一个1 n电阻隔开防止干扰，同时再并联两个反方向的肖特基二极管，防止Av。。和DVDD之间电位差过大而使芯片损坏。