您好!欢迎光临烜芯微科技品牌官网!

深圳市烜芯微科技有限公司

ShenZhen XuanXinWei Technoligy Co.,Ltd
二极管、三极管、MOS管、桥堆

全国服务热线:18923864027

  • 热门关键词:
  • 桥堆
  • 场效应管
  • 三极管
  • 二极管
  • 几种无刷电机全桥驱动电路介绍
    • 发布时间:2022-12-23 17:11:26
    • 来源:
    • 阅读次数:
    几种无刷电机全桥驱动电路介绍
    三相六臂全桥驱动电路
    全桥驱动电路
    无刷直流电机驱动控制电路如图1 所示。该电路采用三相六臂全桥驱动方式,采用此方式可以减少电流波动和转矩脉动,使得电机输出较大的转矩。
    在电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压,四轴飞行器中的直流无刷电机驱动电路电源电压为12 V.驱动电路中,Q1~Q3采用IR公司的IRFR5305(P沟道),Q4~Q6为IRFR1205(N 沟道)。
    该场效应管内藏续流二极管,为场效应管关断时提供电流通路,以避免管子的反向击穿,其典型特性参数见表1.T1~T3 采用PDTC143ET 为场效应管提供驱动信号。
    全桥驱动电路
    无刷直流电机驱动控制采用三相六状态控制策略,功率管具有六种触发状态,每次只有两个管子导通,每60°电角度换向一次,若某一时刻AB 相导通时,C 相截至,无电流输出。
    单片机根据检测到的电机转子位置,利用MOSFET的开关特性,实现电机的通电控制,例如,当Q1、Q5 打开时,AB 相导通,此时电流流向为电源正极→Q1→绕组A→绕组B→Q5→电源负极。
    类似的,当MOSFET 打开顺序分别为Q1Q5,Q1Q6,Q2Q6,Q2Q4,Q3Q4,Q3Q5时,只要在合适的时机进行准确换向,就可实现无刷直流电机的连续运转。
    三相全桥驱动电路
    下图为无刷电机的三相全桥驱动电路,使用六个N沟道的MOSFET管(Q1~Q6)做功率输出元件,工作时输出电流可达数十安。为便于描述,该电路有以下默认约定:Q1/Q2/Q3称做驱动桥的“上臂”,Q4/Q5/Q6称做“下臂”。
    全桥驱动电路
    图中R1/R2/R3为Q1/Q2/Q3的上拉电阻,连接到二极管和电容组成的倍压整流电路,为上臂驱动管提供两倍于电源电压(2×11V)的上拉电平,使上臂MOSFET在工作时有足够高的VGS压差,降低MOSFET大电流输出时的导通内阻,详细数据可参考MOS管DataSheet。
    上臂MOS管的G极分别由Q7/Q8/Q9驱动,在工作时只起到导通换相的作用。下臂MOS由MCU的PWM输出口直接驱动,注意所选用的MCU管脚要有推挽输出特性。
    单片机控制直流无刷电动机驱动及接口电路图
    图1示出采用8751单片机来控制直流无刷电动机的原理框图。8751的P1口同7406反相器联结控制直流无刷电动机的换相,P2口用于测量来自于位置传感器的信号H1、H2、H3,P0口外接一个数模转换器。
    全桥驱动电路
    电动车无刷电机控制器驱动电路图
    全桥驱动电路
    全桥驱动电路
    无刷直流电机一般使用全桥驱动,即6个MOSFET分别构成上臂和下臂,通过MCU具有推挽输出的IO口控制,或者使用电机驱动专用芯片控制。
    最常用的应该是3个P-MOS+3个N-MOS,电路结构简单。如下图所示。
    全桥驱动电路
    这里使用的是MK电调V2.0版本中使用的MOSFET,P-MOS—IRFR5305、N-MOS—IRFR1205N-MOS的Vgs(th)=2V~4V,直接用工作在VCC=5V的MCU即可驱动控制,但注意IO口必须具有推挽输出功能,否则IO口的驱动能力不够。
    图中R7/R8/R9可视为下拉电阻,使N-MOS的栅极电平有一个参考地,电平稳定不会意外导通MOSFET。R10/R11/R12电阻的作用有三个,一是减少振荡,二是减小栅极充电的峰值电流,三是防止N-MOS的漏-源极击穿。
    由于MCU的IO引脚都存在杂散电感,与栅极电容串联形成LC振荡,加入电阻后会增大振荡阻尼而减小振荡;当对栅极加驱动电压时,会对栅源电容Ciss充电,此时Vgs上升但未到达阈值电压Vgs(th)时Vds基本不变,这段时间称为导通延迟时间td(on)。
    当Vgs》Vgs(th)时,Vds下降同时id上升,这期间栅极和漏极之间的传输反向电容Crss开始向漏极放电,而此时栅极电流会流向该电容对其充电,但基本没有对Ciss充电,所以Vgs基本保持不变,这段时间称为上升时间tr,tr之后才会继续对Ciss充电。
    电容充电的尖峰电流可以计算如下:I=Qg/(td+tr),其中Qg=Qgs+Qgd,即td+tr时间内的充电电量,计算结果电流是远大于MCu的IO口输出驱动电流,因此通过串联电阻,增加充电时间,即t=RC。但这会导致Vgs的上升沿和Vds的下降沿斜率减小,影响MOSFET的开关性能,所以电阻的选取要准确。(此处理论知识分析可能不正确
    防止漏源击穿的原因也是和电容的时间常数有关,当栅极驱动电压快速关断,漏源极从导通状态变为截止状态,Vds迅速增加,当dVds/dt过大就会击穿器件,串联电阻可以减缓Ciss的放电时间,使Vgs缓慢变化,因此Vds不会迅速增加。
    P-MOS的Vgs(th)《0,源极一般加11V电压,MCU的IO口无法正常控制P-MOS的开关,我们需要用三级管驱动栅极,三极管由IO口驱动控制。电阻R1/R2/R3上拉栅极电压,使P-MOS能关断。
    这个电阻不能太小,否则会造成三极管导通时承受过大的电流。同时电阻也不能太大,否则会增加三极管BC极间电容的充电时间,延长三极管的导通时间,进而影响P-MOS栅极电压Vgs的上升时间。
    三极管的选择不能选用我们常用的8050或9013小信号的三极管,它们的耐压和导通电流太低,所以这里选择了SS8050。R4/R5/R6阻值的选择无特别要求,只要使三极管工作在饱和区即可。
    〈烜芯微/XXW〉专业制造二极管,三极管,MOS管,桥堆等,20年,工厂直销省20%,上万家电路电器生产企业选用,专业的工程师帮您稳定好每一批产品,如果您有遇到什么需要帮助解决的,可以直接联系下方的联系号码或加QQ/微信,由我们的销售经理给您精准的报价以及产品介绍
     
    联系号码:18923864027(同微信)
    QQ:709211280

    相关阅读