一种基于小功率高温无刷直流电动机驱动器设计

　　2系统软件设计

　　单片机系统软件主要由主程序、换相控制子程序、A／D转换子程序和PwM信号设定子程序组成。主程序流程如图6所示。

　　(1)换相控制子程序所设计的驱动器用于驱动三相星形联接无刷直流电机，采用二二导通方式，6种导通状态，转子每转60。变换一种状态。单片机通过向P2口送控制的方式实现换相控制。表l是换相控制子程序中的换相控制字(正转和反转)。电机起动后单片机根据从P1．0、P1．1、P1．2引脚采集到电机位置信号HAl、HA2、ItA3，向P2口送相应的控制字进行换相控制。

　　(2)A／D转换子程序A／D转换子程序把P1．7引脚输人的用于占空比给定的模拟信号进行采样并转换成一个12位数字量，再送入到寄存器PWM0。为了实现电机的连续调速功能，本文首先通过AD控制特殊寄存器设置AD为连续转换模式，这样可为PWM占空比控制寄存器提供随占空比给定信号变化的数字量。

　　(3)PwM信号设定子程序。

　　该子程序主要功能一是设定PWM信号的频率，二是根据A／D转换的结果及时更新占空比设定寄存器PwM0的值，从而改变PWM信号的占空比，使驱动器具有连续调速功能。PWM定时器工作频率为12 MHz，PwM信号频率为4 kHz。此时寄存器PWMl的设定值为12 MHZ，4 kHz=101110111000B。

　　3实验

　　本文对研制的驱动器进行了高温环境运行的实 验和限流恒功率运行实验。

　　(1)高温运行试验把驱动器放入恒温箱，调节恒温箱温度达到150℃并保持恒温，然后起动电机，电机负载加到额定值，通过改变PwM占空比进行在一定范围内连续调速试验，在连续运行3小时过程中，电机及驱动器运行正常，母线电流值和相电流波形无变化。图7是没有限流和PwM控制时相电流的实测波形。重复以上实验10次，电机及驱动器累计运行30小时，驱动器运行正常，器件完好。

　　(2)限流试验逐渐增大电机的负载转矩，直到电机电流达到限流电路的设定值，限流电路起作用。图8实测的限流时限流电路输出波形和母线电流波形。上面波形为母线电流波形，下面的波形为限流电路的输出信号波形。可以看出，母线电流被限制在一个恒定值以下，实现了恒功率运行。

　　4结语

　　(1)本文所设计的小功率高温无刷直流电机驱动器，采用了特殊的开关主电路结构，省去了功率器件的驱动芯片；整个电路只需一个外部电源，电路结构简单，适合高温运行。

　　(2)驱动器能够具有开环调速控制功能，同时还具有限流功能，能够实现恒功率控制，起到保护电机及驱动器的作用。

　　(3)高温实验证明了驱动器可以在150℃的高温环境下可靠运行。