
无刷电机电机驱动
简介
本无刷电机驱动满足学习无刷电机控制需要,驱动电路主要的有以下几部分构成 三相逆变桥电路 电流采样电路 直流母线电压采样电路 霍尔编码器驱动电路 oled显示数据全部引脚引出(方便学习单片机其他功能)。
简介:本无刷电机驱动满足学习无刷电机控制需要,驱动电路主要的有以下几部分构成 三相逆变桥电路 电流采样电路 直流母线电压采样电路 霍尔编码器驱动电路 oled显示数据全部引脚引出(方便学习单片机其他功能)。开源协议
:GPL 3.0
描述
基于cw单片机与IR2101STRPBF电机驱动构建无刷电机驱动。
实测24v电源进入正常,没有烧管子。本板子兼容stm32f103c8t6,建议高手才进行更换。
支持霍尔换向,做3相采集,还有母线采集
驱动芯片可以换成EG3013(好用又便宜---满足学习板需要--注意EG3013下桥是地电平有效,本学习板已经默认地电平)
1.三相逆变全桥电路
三相逆变桥电路采用IR2101S加MOS驱动方式。IR2101S本身是半桥驱动,采用上桥跟下桥驱动方式,也就是一路驱动需要1个IR2101S和2个MOS管,总共3路。所以电机驱动很大部分成本在这里面。而且根据需要应用的场合不同,需要MOS管功率不同,这时就需要考虑成本尽量选用性价比高的MOS管。电路如图其中U2为IR2101S,Q1,Q2是IRF540N N沟道MOS管,D2、C3组成上桥自举电路,R3,R13为MOS管基极限流电阻。R15为驱动采样功率电阻,大负载时可以更换大功率电阻,防止电流过大烧毁电阻。R9、R10为单片机控制引脚到IR2101S限流电阻。
自举电路也叫升压电路(这个电路在三相逆变桥电路中起到很关键的作用)。原理是利用自举升压二极管,自举升压电容等元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高(类似于升压电路),有的电路升高的电压可达到数倍电源电路。
这就是利用自举来抬高电压的。通常用一个电容和一个二级管,电容存储电荷,二极管防止电流倒灌,频率较高的时候,自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容的电压,起到升压的作用。同时自举电容的容值也不能过大也不能过小,需根据开关频率选择适当的容值。
2.电路采样电路
电机控制最基本的要求就是获取电机的电流信息。在每个半桥的下臂都加了一个0.05欧 2W的采样电阻,如图:
采集电机相线上电流,原理是电流流过功率电阻,产生电压,经过差分放大电路放大 6倍,后送到单片机进行处理。电容起到滤波作用,三路电流采样一样,这里只列举一路。
同时,为了给采样电路提供1.65V的参考电压,我们采用运放搭了个参考电压电路,也称跟随器。利用电阻分压出 1.65V,经过跟随器输出稳定的电压。
4.霍尔编码器驱动电路
霍尔编码器驱动电路主要的功能是采集电机的旋转角度和转速,以此可对电机形成闭环控制。霍尔编码器接口采用标准的 5 线霍尔接线方式,由上拉电阻,限流电阻和滤波电容组成,确保采集信号干净无杂波。接线时注意接线顺序,电机参数里都有霍尔线顺序,一般根据颜色去区分。
具备了以上这几个电路之后,便可对三相直流无刷电机进行有效的控制,适用于各种常用的电机控制算法,比如V/F控制(也就变频控制)、FOC控制(磁场定向控制)等。
设计图

BOM


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