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一種體積小且線路簡單的全數(shù)字化無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中MOS管的應(yīng)用選擇

已有 845 次閱讀2020-12-12 10:28 | MOS管

一、無刷直流電機(jī)

無刷直流電機(jī)（Brushless Direct Current Motor，BLDCM）克服了有刷直流電機(jī)的缺點(diǎn)，用電子換向器取代了機(jī)械換向器，這使它既具有良好的調(diào)速性能，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、容易維護(hù)、無換向火花、效率高、噪音小等特點(diǎn)。它可以把輸入的直流電源DC通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電AC。若是設(shè)計出線路更簡單、體積更小的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，將更利于設(shè)計其他功能性外圍電路，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力。

2014年Duan LiNan在核心期刊《微電機(jī)》上介紹了一種用DSP芯片控制無刷直流電機(jī)的系統(tǒng)。系統(tǒng)中用DSP芯片的事件管理器的比較模塊產(chǎn)生六路控制信號，其捕獲模塊會獲取轉(zhuǎn)子位置信息，在通過霍爾傳感器來控制電機(jī)換相。整個系統(tǒng)電路設(shè)計簡化，減少系統(tǒng)體積，提高了系統(tǒng)的可靠性。

二、無刷直流電機(jī)控制電路設(shè)計

【系統(tǒng)設(shè)計框圖】

系統(tǒng)主要元器件參數(shù)選擇：

l DSP控制芯片：TMS320F2812

l 小功率無刷直流電機(jī)：24V/60W

l 光耦合器：6N137(用于單通道的高速光耦合器)

l PWM頻率選擇：13.4Hz

【無刷直流電機(jī)驅(qū)動主電路】

主電路是三相全橋逆變電路，為了保證電路的簡潔，mosfet場效應(yīng)管選擇由PMOS管和NMOS管配合使用。該電路上橋臂用P溝道場效應(yīng)管IRF9540N組成，也可用VBsemi微碧的VBZE40P10完美替代；下橋壁用N溝道場效應(yīng)管IRF540組成，也可選用VBsemi微碧的VBM1104N型號的MOS管完美替代。

上橋臂可選用的VBsemi微碧p溝道MOSFET晶體管型號：

①VBE2104N

②VBZE40P10

③VBM2104N

④VBMB2104N

【可選用VBsemi微碧公司PMOS管】

下橋臂可選用的VBsemi微碧N溝道MOSFET晶體管型號：

①VBL1104N

②VBM1104N

③VBM1102N

④VBZE30N10

⑤VBZM3710

⑥VBZE4286

【可選用VBsemi微碧公司NMOS管】

本系統(tǒng)選用了 TMS320F2812 DSP 作主控芯片，由于TMS320F2812 DSP芯片輸出的 PWM 觸發(fā)信號強(qiáng)度不足以驅(qū)動功率MOS管的導(dǎo)通，因此在觸發(fā)控制信號和功率管柵極之間需要另外加入功率驅(qū)動電路，本系統(tǒng)采用 6N137 光耦合器使控制部分和功率部分隔離，以下是兩個部分的光耦結(jié)構(gòu)。

【一路信號光耦隔離電路】

【PWM信號光耦隔離電路】

該系統(tǒng)的設(shè)計方案經(jīng)試驗證明是可行的，配合上其他外圍功能電路，將可更優(yōu)的控制無刷直流電機(jī)。

三、微碧半導(dǎo)體MOS管封裝及應(yīng)用

微碧半導(dǎo)體企業(yè)主要產(chǎn)品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400等系列封裝產(chǎn)線。

【微碧部分MOS管產(chǎn)品封裝】

廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼、安防設(shè)備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設(shè)備、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)IoT、新能源、醫(yī)療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍(lán)牙耳機(jī)、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機(jī)電池（鋰電池保護(hù)板）、LED電源等產(chǎn)品。微碧半導(dǎo)體有限公司以飽滿的激情，拼搏務(wù)實(shí)的干勁，不斷創(chuàng)新進(jìn)取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)橋梁。