直流无刷电机硬件设计.pdf

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1、.硬件电路设计说明书V1文档版本1.0编写人：彭威编写时间：2015-06-10部门：研发部审核人：审核时间：'..1.引言1.1编写目的本文档是无刷直流电机风机盘管电源电路及控制驱动电路的硬件设计说明文档，它详细描述了整个硬件模块的设计原理，其主要目的是为无刷直流电机控制驱动电路的原理图设计提供依据，并作为PCB设计、软件驱动设计和上层应用软件设计的参考和设计指导。1.2产品背景1.3参考资料Datasheet：KinetisKE02Datasheet：MKE02Z16VLC2Datasheet：MKE02Z64M20SF

2、0RMDatasheet：FSB50760SFTDatasheet：TNY266Datasheet：FAN75272.硬件电路概述2.1电源部分电源部分主要功能是提供400V直流电供给电机，另外提供15V直流电给电机驱动芯片供电。采用反激式开关电源设计。2.1.1总体方案'..设计一款100W驱动开关电源。给定电源具体参数如下：（1）输入电压：AC85V~265V（2）输入频率：50Hz（3）工作温度：-20℃~+70℃（4）输出电压/电流：400V/0.25A（5）转换效率：≧85%（6）功率因数：≧90%（7）输出电压精

3、度：±5%系统整体框架如下输出400v直流电电机直流母线供电输出15v直流AD/DC整流功率因数校正DC/DC变换驱动芯片供电EMI滤波控制器FAN7525TNY266控制器控制电路供电前极保护电路输入220~如图所示为电源的整体架构框图，主要目的是在输入的85~265V、50Hz交流电下，输出稳定的恒压电机驱动直流电。由图可知，电源电路主要包括了前级保护电路模块、差模共模滤波模块、整流模块、功率因数校正模块、DC/DC模块。其中EMI滤波电路能够抑制自身和电源线产生的电磁污染，功率因数校正电路采用Boost有源功率因数'.

4、.校正，用电压环、电流环双环闭环进行控制。DC/DC模块采用光电耦合将原边和副边进行反馈，控制了开关管的开通和关断，保持电压稳定在15V。2.1.2系统接口接口描述对应原理图接口形式电源输出接口输出400v，15vP2以及调速电压2.2控制驱动电路控制驱动电路主要用于控制电机转速，使直流无刷电机按照设定速度平稳安静运行。控制方案采用开环控制，驱动方式采用方波驱动。2.2.1控制系统整体框架如下：400v220V~PFC电源电路开关电源15VUSWD下载模式MCUDRIVE6路VMKE02Z16VPWMFSB50760S直流无

5、刷电机LC2FT串口通信WVSP转速调节霍尔传感器过流保护FG转速输出电流检测控制电路模块控制芯片采用飞思卡尔半导体公司的32位微控制'..器MKE02Z16VLC2，该芯片基于ARM结构体系的Cortex?-M0+内核，其中的FlexTimer/PWM（FTM）模块为电机控制提供了很方便的接口，方便控制输出pwm控制电机转速。控制方案采用有传感器开环控制，传感器采用霍尔传感器检测电机转速。驱动电路芯片采用FSB50760SFT，该芯片将MOSFET集成在芯片内，减少了控制电路的大小，同时，芯片内部还集成了温度传感器，当温度

6、过高时，控制芯片将停止输出PWM信号，电机将自动停机。控制驱动板上留有5个接口，分别是VM,GND,VCC,VSP,FG，其中VM是310V输入接口，VCC为15V输入接口，VSP为调速接口，根据VSP输入电压大小来调节电机转速，FG为电机转速输出接口。2.2.2系统接口电路接口描述对应原理图接口形式UART串口通信J12.54mm间距插针SWD程序下载调试J22.54mm间距插针Power电源接口PIN62.54mm间距插针3．硬件系统详细设计3.1电源部分PFC电路详细设计电源电路总体电路图见附件1。'..分析各电路模块

7、，进行具体设计并分析其工作原理，具体电路包括输入端保护电路、EMI滤波电路、AC/DC整流桥、BoostPFC电路、高频变压器的设计、反馈控制电路模块、恒压输出电路等，并设计元器件参数和型号选择。3.1.1输入保护电路设计设计输入保护模块如图4.1所示，主要有过流保护、过压保护。图中F1为熔丝管，熔丝管熔点低，电阻率高，熔断速度快，成本低廉，当开关电源产生短路，电流要是超过了熔断电流，熔丝管将会熔断。起到过电流保护的作用，选用3A/250V。图中VTR为压敏电阻，压敏电阻值随端电压而变化，对过电压脉冲响应快，耐冲击电流能力强

8、，漏电小，温度系数低，吸收浪涌电压，防雷击保护，起到过电压保护的作用，选用14D471K。图中NTC是负温度系数热敏电阻器，热敏电阻器电阻值随温度升高而降低，电阻温度系数一般为-(1-6)%/℃，采用热敏电阻，瞬间限流效果好，由于电源的启动并运行，电阻发热量较大，热敏电阻器的阻值能够迅速减