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1、一种直流无刷电机驱动电路的设计与优化_宋慧滨自动化技术宋慧滨等:一种直流无刷电机驱动电路的设计与优化一种直流无刷电机驱动电路的设计与优化宋慧滨,徐 申,段德山(东南大学国家ASIC系统工程技术研究中心 江苏南京 210096)摘 要:设计了一种用于直流无刷电机的控制驱动电路,该电路完全采用分立元件构成,具有成本低、易实现、可靠性高等特点。在简单阐述直流无刷电机工作原理的基础上,分析了其驱动电路的设计要点。结合设计的控制驱动电路,讨论了功率MOS管栅极浮置驱动、互补脉宽调制死区时间设置的问题,分析了驱动电路中振荡产生的原因,并
2、给出优化方法。在最后的实际测试中,验证了该电机驱动电路的各种功能及优化改进后的效果。关键词:直流无刷电机;驱动电路;功率MOS管;脉宽调制中图分类号:TM36+1 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2008)0312203DesignandOptimizationforaBrushlessDCMotorDriveCircuitSONGHuibin,XUShen,DUANDeshan(NationalASICSystemEngineeringResearchCenter,SoutheastUniversity,N
3、anjing,210096,China)———————————————————————————————————————————————Abstract:Inthispaper,adrivecircuitforbrushlessDCmotorisproposed.Itisdesignedwithdiscreteelements,hasthefeaturesoflowprice,easywaytorealizeandhighreliability.Basedonthepresentationofmotor′sworkingpri
4、nciple,thepaperanalysestheimportantpointsofthedrivecircuitdesign.Someproblemsarediscussedwiththeproposedcircuit,suchasthefloatinggatedriveforthepowerMOSFET,thedeadtimesetupofthecomplementaryPWMoutputs,thereasonstoformtheoscillationandthewaytooptimizethedrivecircuit
5、ry.Intheendofthispaper,atestisperformedtoverifythefunctionsofthecircuitandobservetheeffectaftertheoptimization.Keywords:brushlessDCmotor;drivecircuitry;powerMOSFET;PWM 直流无刷电动机既具有运行效率高、调速性能好,同时又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便的优点,是电机主要发展方向之一[1],现已成功应用于军事、航空、计算机、数控机床、机器人和电动自行车
6、等多个领域。电机驱动电路的性能直接决定了电动机能否正确可靠地运行,本文将结合三相无刷直流电动机的应用,介绍一种驱动电路,并针对驱动过程中的几个要点进行论述与优化,如振荡吸收、死区时间设置等,最后给出实际测试波形与结论。能驱动三相无刷直流电机转动。图1 三相直流无刷电机结构1 直流无刷电机工作原理———————————————————————————————————————————————为了便于理解本驱动电路的设计及优化方法,首先简单描述一下直流无刷电机的驱动控制原理。功率MOSFET的导通顺序如图1所示,由图可知,系统采用
7、三相六拍制单极控制,电动机每转一周都要经过六次换相,每一相都有一个上管和一个下管为导通状态,但同一对上下管不能同时导通,否则相当于电源短路。这六相分别为:Q1+Q6,Q3+Q6,Q3+Q2,Q5+Q2,Q5+Q4,Q1+Q4。在每相中,电流根据导通的功率MOSFET不同,按不同方向流经电机的不同线圈,由此产生持续的旋转磁势,推动电机的转子转动。1.1 三相桥式逆变电路目前,对于普及的三相直流无刷电机,大多采用三相桥式逆变电路驱动[2],其结构如图1所示。图1中底部的3个电感为电机线圈的简单等效模型,6只功率MOSFET作为开
8、关器件使用,组成三相桥式结构。如果将他们按照一定的组合方式和频率进行开关,即收稿日期:200709101.2 直流无刷电机驱动电路的设计要点驱动直流无刷电机就是合理驱动各桥臂的功率MOSFET开关,使其按次序导通,设计过程中要注意如下《现代电子技术》2008年第3期总第266期——————
