基于cpld的直流无刷电机驱动电路设计

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1、万方数据基于CPLD的直流无刷电机驱动电路设计谈振藩，林荣森，王洪波，郭立东(哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001)摘要：介绍一种基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)的直流无刷电机驱动电路，给出驱动电路的软硬件设计用软件代替逻辑门实现电机的保护逻辑。采用EPM7064SLC一44—10CPLD为核心控制器，实现电机驱动所需的换相译码、死区发生器和IPM(智能功率模块)接口电路。系统软件采用VHDL语言编程，代替原来的RC电路实现的死区时间发生器。该电路具有体积小、调试方便、死区时间设置灵活等优点。关键

2、词：CPLD；直流无刷电机}死区发生器；IPM；VHDL中图分类号：TP274+．53文献标识码：B文章编号：1004—373X(2008)08—004—03ADriveCircuitDesignforBLDCMotorBasedonCPLDTANZhenfan。LINRongsen，WANGHongbo，GUOLidong(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity。Harbin，150001，Chine)Abstract：Thispaperpresents

3、adrivecircuitforBLDCmotorbasedonCPLD．Itshardwareandsoftwaredesignarede—scribedindetail，torealizemotorprotectionbyusingsoftwareinsteadoflogicgate．Thephase—switchcoding，deadtimegener—atorandIPMinterfacecircuitareimplementedbyusingtheEPMT064SI．C一44—10CPLDasthec

4、entralcontroller．Thesoft—waredesignisimplementedbyVHDL，insteadofRCtorealizecleadtimegenerator．Thedesignhasadvantagesofsmallsize，convenientdebuggingandflexibledeadtime．Keywords：CPLD；BLDCmotor；deadtimegenerator；IPM；VHDL直流无刷电机广泛应用于计算机外围设备、数控机床、机器人、伺服系统、汽车、家电等领域

5、。本文介绍的电机驱动电路就是某稳定平台的角度伺服控制回路的驱动部分。本文中设计的基于CPLD的电机驱动电路，充分利用CPLD的硬件可编程和实现逻辑运算方便的特点，用一片CPLD代替原有十几片逻辑门和一部分模拟电路。采用VHDL语言编程实现相关逻辑。利用CPLD在线可编程的特点，可以很方便的对系统进行调试。1无刷直流电机的驱动原理直流无刷电动机是由电动机本体、转子位置传感器和电子开关电路组成一个闭环系统。与一般的有刷电机不同，他的定子为电枢绕组，转子采用永磁体。本文介绍的电动机采用了3相Y型联结的全控电路，其基本

6、构成如图1所示。其电子开关电路为6个IGBT组成的三相逆变电路。直流无刷电机驱动电路的作用就是对来自电机转子位置传感器的位置信号、来自外部的PWM控制信号以及其他控制信号采样并进行译码，使A，B，C三相绕组能按要求的顺序导通，实现定子绕组的正确换相，从而使电机正常运行。在实际应用中还要对电机的过压、欠压、过流、过热4收稿日期：2007—09—18保护等进行设计。并按要求进行光电隔离和基极驱动电路设计。@；图1直流无刷电动机的基本构成2系统总体方案设计电动机驱动电路包括3个部分，即：(1)CPLD核心控制电路；(

7、2)驱动及隔离电路；(3)IPM接口电路；其系统框图如图2所示。3硬件电路设计3．1CPLD控制电路该部分是电动机驱动电路的核心部分见图3，其信号采集、换相译码、死区发生器设计以及故障处理均由该部分完成。采集的信号有：电机控制器的PWM信号；正反万方数据转控制信号；经过整形的电机的霍尔位置传感器的位置信号；来自IPM模块的电机的欠压、过压、过流、过热等故障检测信号。这些信号输入到CPI。D后，通过CPI，D的软件实现换相译码、编程死区和电机保护逻辑，最后输出控制信号UP，VP，WP，UN，VN，WN到IPM的三

8、相逆变电路。控制电机的三相电枢正确换相，从而使电机正常运行。图2系统方案设计图图3电机的CPI，D控制电路霍尔传感器信号的整形电路如图4所示：图4霍尔传感器的整形电路采用4路精密电压比较器LM339完成。对来自霍尔传感器的信号进行整形，并对输出到CPI。D的信号加滤波电容滤波。3．2驱动隔离电路驱动隔离电路包括光电隔离电路和基极驱动电路。光电隔离电路的作用是实现CPI．D控制电路与IP