基于硬件的無刷直流電機
還可以完全由硬件來實現過電流探測,以實現快速和低成本電機保護。圖6顯示了過流保護實現的框圖。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/110445.htm通過電源逆變器模塊(圖6中的R1)的接地線路中的分流電阻測量電機電流。該電壓在電路板上做電平偏移,并連接到微控制器的模擬輸入引腳(標有CURRENT)。
該輸入電壓被傳送到集成的可編程增益放大器(PGA)。PGA對輸入電壓和基準電壓(緩存的模擬電源電壓的一半,vdda)之間的壓差進行放大,并連接到比較器的輸出。電壓電位與電流限值進行比較,電流限值設置到寄存器中,通過8位電壓DAC轉換為模擬電壓。該比較器的輸出連接到PWM的硬件kill輸入,當超過電流限制閾值時切斷PWM輸出。這樣為無刷直流電機提供了周期性的電流限制。圖4左側顯示了過電流保護實現原理圖。
如要配置期望電流限值的過電流保護,必須選擇合適的電阻和電流限制閾值。過流探測分流電阻的值是電機操作上限和探測塊的魯棒性的折衷值。對于給定的電流限值,必須通過電機電流產生足夠大的電壓變化,以準確地探測與比較器的變化。但是,電阻的增加加大了逆變器的接地電壓,減少了驅動電機的空間。
電流限制閾值和電阻值與下列公式相關,其中gain為PGA的增益,Current是期望的限值,Vref是電平偏移基準電壓:
例如,某個應用需要2安培的過電流保護限值,選擇0.02Ω的分流電阻R1,PGA配置增益為8。這樣得到電流閾值電壓為: 0.02Ω×8×2A = 320mV + Vref = 320 mV + 1.65V = 1.97V。要生成該電壓,應使用集成的8位DAC。
由于降低了CPU的處理要求,通過硬件實現無刷直流電機控制的方式具有許多好處。采用硬件控制,CPU可以執(zhí)行其它系統(tǒng)任務,從而降低了整個電機系統(tǒng)的峰值處理需求,降低系統(tǒng)功耗和成本;并且,由于硬件轉換,可以進行更高級的集成,允許集成用戶接口功能,例如CapSense電容式觸摸按鈕或LCD驅動。甚至可以通過一個微控制器完全獨立地多個電機控制。這在以前是不可能的,因為如果CPU被兩個電機中斷,立即可以看到一個電機的PWM更新出現延遲,導致其無法順利運行。PSoC3在硬件方面可以控制多達6個獨立的帶傳感器無刷直流電機,微控制器可以自由運行其它系統(tǒng)任務。電機具有獨立的硬件互換邏輯和完全獨立的速度控制。
然而部分需要電機的產品,不具備控制電機和用戶接口功能,這是由于馬達和按鈕或顯示的不在相同的位置,在這樣的應用中,會大大降低成本。例如,冷凝器電機、鼓風電機和潛在振動空氣方向電機的墻內交流電源。并且,還配備按鈕、顯示器和裝置紅外遙控器。在此之前,大部分功能都必須通過多個板上的多個微控制器執(zhí)行。隨著硬件更新換代,可以集成到一個微控制器上,大大降低了成本。
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