专利名称：一种基于数字式的单相无刷电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制器，尤其涉及一种基于数字式的单相无刷电机控制器。
背景技术：
无刷电机具有噪声低，无火花，寿命长，扭矩大，维护少等优势，在工业，民用等从多电机控制领域中得到了广泛的应用。单相无刷电机作为无刷电机的一种，相对于多相无刷电机，具有驱动电路更简单，控制更容易，成本更低的特点。而且在生产制造上工艺简单， 低成本，非常适合做各类风机应用。目前控制单相无刷电机最常用的技术方案是全硬件实现，或者直接采用专用驱动芯片。采用专用驱动芯片的全硬件控制电路发热高、损耗大、寿命短而且电磁辐射强。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种基于数字式的单相无刷电机控制器。它可以实现对单相无刷电机的智能控制，且可以克服控制电路发热高、损耗大、寿命短、电磁辐射强的缺点。本实用新型的技术方案一种基于数字式的单相无刷电机控制器，其特点是，它包括单片机、H桥驱动电路和开关电源；单片机的第一定时器的输出端与H桥驱动电路(用于产生带死区控制的电机驱动波形)相连，H桥驱动电路连接电机；开关电源与H桥驱动电路和单片机相连；单片机的第二定时器输出端与开关电源相连，第二定时器产生PWM波控制开关电源电压输出，通过调节PWM占空比能够调节输出给电机的母线电压大小，达到电机调速的目的。。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述第二定时器的输入端与霍尔传感器相连，霍尔传感器设在电机上。第二定时器对电机的霍尔信号进行捕获，用于电机换相和转速的测量工作。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述H桥驱动电路上连接有电流采样电路，电流采样电路与单片机的数模转换器相连，用于检测电机回路中的电流，进行过流检测作用。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述单片机上设有程序下载接口， 可以对控制器的控制代码进行下载和更新。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述H桥驱动电路为由4个N沟道的MOS管组成标准的电机控制H桥路；其中MOS管为R0HMRCD040N25 240V高压耐高温M0S， 内部集成泄流二极管；驱动N沟道MOS的驱动芯片为顶2101专用集成芯片。MOS管选用 ROHM RCD040N25 MOV高压耐高温M0S，内部集成泄流二极管，保证了功率器件的长期稳定工作。驱动N沟道MOS的驱动芯片选择顶2101专用集成芯片，由美国顶公司生产，专门用于驱动MOS管和IGBT。在控制全N沟道的H桥时，能提供自举悬浮电压，电路设计上得到了大大的简化。[0010]前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述单片机为STM8S103。与现有技术相比，本实用新型在硬件电路上实现起来较为简单，而且单片机价格便宜，有利于缩减产品成本。本实用新型采样数字智能控制技术，控制性能稳定，克服了传统硬件方案发热高、损耗大、寿命短而且电磁辐射强的缺点。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例。一种基于数字式的单相无刷电机控制器，如图1所示，它包括单片机、H 桥驱动电路和开关电源；单片机的第一定时器的输出端与H桥驱动电路(用于产生带死区控制的电机驱动波形)相连，H桥驱动电路连接电机；开关电源与H桥驱动电路和单片机相连；单片机的第二定时器输出端与开关电源相连，第二定时器产生MM波控制开关电源电压输出，通过调节PMM占空比能够调节输出给电机的母线电压大小，达到电机调速的目的。。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述第二定时器的输入端与霍尔传感器相连，霍尔传感器设在电机上。第二定时器对电机的霍尔信号进行捕获，用于电机换相和转速的测量工作。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述H桥驱动电路上连接有电流采样电路，电流采样电路与单片机的数模转换器相连，用于检测电机回路中的电流，进行过流检测作用。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述单片机上设有程序下载接口， 可以对控制器的控制代码进行下载和更新。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述H桥驱动电路为由4个N沟道的MOS管组成标准的电机控制H桥路；其中MOS管为R0HMRCD040N25 240V高压耐高温M0S， 内部集成泄流二极管；驱动N沟道MOS的驱动芯片为顶2101专用集成芯片。MOS管选用 ROHM RCD040N25 MOV高压耐高温M0S，内部集成泄流二极管，保证了功率器件的长期稳定工作。驱动N沟道MOS的驱动芯片选择顶2101专用集成芯片，由美国顶公司生产，专门用于驱动MOS管和IGBT。在控制全N沟道的H桥时，能提供自举悬浮电压，电路设计上得到了大大的简化。前述的基于数字式的单相无刷电机控制器中，所述单片机为STM8S103。以STM8S103单片机为例，如图2所示，定时器TIM2产生PWM波控制开关电源电压输出。定时器TIMl输出端口与MOS管组成的H桥相连，产生带死区控制的电机驱动波形。 ADCl能够采样电机回路中的电流，进行过流检测作用。定时器TIM2同时还对电机的霍尔信号进行捕获，用于电机换相和转速的测量工作。通过程序下载接口可以对控制器的控制代码进行下载和更新。[0022]驱动电机电压由开关电源部分电路输出，开关电源输入电压是170V ^5VAC，经整流变压后输出两路电压。一路产生+15V电压，经7805稳压后输出+5V供给单片机和霍尔传感器供电。另一路产生最大+82V电压，供给MOS驱动H桥的母线电压，用于驱动电机。 单片机的定时器TIM2能够产生PWM波，输入到开关电源的控制端口，通过调节PWM占空比能够调节输出给电机的母线电压大小，达到电机调速的目的。在H桥的回路中串联了一个采样电阻，用于采样电机电流，采样电压经过RC低通滤波后输入到单片机的10位ADCl采样端口上，由ADCl负载转换采样电压，当电机电流过大，发送过流时单片机能够进行自动保护，防止电机因过载或堵转引起电流过大，导致硬件电路和电机损坏。这样保证了整个控制器的安全稳定，延长了使用寿命。其软件工作原理为软件控制电机主要是对电机霍尔反馈信号的捕获和换相工作。霍尔信号由定时器 TIM2捕获中断专门捕获。当霍尔信号发生跳变时，定时器TIM2能够捕获到其上升沿和下降沿的跳边，然后进入中断服务子程序中进行位置的判断和下一步换相动作。同时在捕获相邻的两个跳变沿时，定时器还对中间时间间隔进行计数，用于计算当前电机的转速。电机驱动的换相时序由定时器TIMl产生，通过设置定时器TIMl的寄存器能够产生电机控制专用的带死区的控制波形。由单片机定时器输出端口输入到MOS管的驱动芯片 IR2102上，再通过驱动芯片导通和关闭MOS管。在定时器TIM2检测出电机的当前转速后，得到的转速值在PID调节程序中根据设定的目标转速和当前转速计算误差，并进行调节定时器TIM2输出的PWM占空比，进而调节开关电源输出电压，从而达到调节电机转速目的。过流检测程序是由ADCl完成，ADCl是10位精度的模数转换器，能将采样电阻上的，模拟电压转换成数字信号，程序中与设定的过流阈值进行比较，若超过阈值了，程序就立即进入保护状态，关闭驱动桥MOS管。在发生过流后，程序会每隔一定时间适时重启电机。
权利要求1.一种基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于，它包括单片机、H桥驱动电路和开关电源；单片机的第一定时器的输出端与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路连接电机； 开关电源与H桥驱动电路和单片机相连；单片机的第二定时器输出端与开关电源相连。
2.根据权利要求1所述的基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于所述第二定时器的输入端与霍尔传感器相连，霍尔传感器设在电机上。
3.根据权利要求1所述的基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于所述H桥驱动电路上连接有电流采样电路，电流采样电路与单片机的数模转换器相连。
4.根据权利要求1所述的基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于所述单片机上设有程序下载接口。
5.根据权利要求1所述的基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于所述H 桥驱动电路为由4个N沟道的MOS管组成标准的电机控制H桥路；其中MOS管为ROHM RCD040N25 240V高压耐高温M0S，内部集成泄流二极管；驱动N沟道MOS的驱动芯片为顶2101专用集成芯片。
6.根据权利要求1 5任一权利要求所述的基于数字式的单相无刷电机控制器，其特征在于所述单片机为STM8S103。
专利摘要本实用新型公开了一种基于数字式的单相无刷电机控制器，它包括单片机、H桥驱动电路和开关电源；单片机的第一定时器的输出端与H桥驱动电路相连，H桥驱动电路连接电机；开关电源与H桥驱动电路和单片机相连；单片机的第二定时器输出端与开关电源相连。本实用新型可以实现对单相无刷电机的智能控制，且可以克服控制电路发热高、损耗大、寿命短、电磁辐射强的缺点。
文档编号H02P6/08GK202094833SQ20112022724
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者朱小梦 申请人:利尔达科技有限公司