专利名称：一种无位置传感器无刷直流电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无位置传感器5770系列无刷直流电机控制器，属于微特电机控制技术领域。
背景技术：
有刷直流电动机具有运行效率高和调速性能好等优点，但是由于采用电刷-换向器结构，以机械方式进行换向，就不可避免地存在噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等致命弱点，再加上制造成本高、维修困难等缺点，大大限制了它的应用范围。而无位置传感器的无刷直流电动机，转子为永磁体结构。该结构具有如下优点首先直流无刷电动机使用电子换向装置代替了有刷直流电动机的机械换向装置，在完全保留了普通直流电动机良好调速性能的基础上，无电刷磨损，可靠性高，运行寿命大大延长，无 机械换向火花及由此产生的电磁噪声与干扰，大大降低维护需求，而且不需电励磁，效率相对较高，因此这类电动机较有刷直流电机具有无可比拟的优势。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种无刷直流电机控制器，实现无位置传感器无刷直流电机的换相控制、转速调节，并且对控制系统进行实时的温度、电流和电压保护，满足实际
应用需要。为实现上述目的，本实用新型所述控制器包括输入模块，MCU和输出驱动电路，所述输入模块包括电压采集模块、电流和反电动势过零点采集模块；所述的MCU使用C8051F330,带有电压保护、电流保护、温度采集和保护、反电动势过零点判断、电机正反转控制、起停控制、转速反馈及调节和看门狗程序；所述的驱动电路包括A、B、C相上下桥驱动电路，上桥使用P沟道MOS管A04485，下桥使用N沟道MOS管A04484。本实用新型无刷直流电机控制器的优点是I.通过测量A、B、C三相反电动势过零点,可以准确地控制三相的换相时机,进行精确的控制；2.可以实现过压和欠压保护，并且电压测量时机避开了因续流导致的电压尖峰，可实现保护的一致性；3.使用C8051F330内置的温度传感器，节省了外部电路空间，增强了集成性，同时减小了因为硬件电路所带来的模数转换误差，实现了精确控制。4.采用三相驱动模块的下桥驱动器件开启时的内阻检测电流大小，实现电流保护。5.中断程序经过优化，控制在40US以内。中断周期为40US，使得计数值增加，换相控制和反电动势过零点的测量更加精确。6.通过P沟道MOS管A04485构建了电源极性反接保护电路，该电路在实现电源极性反接保护的前提下，较传统的串联二极管实现电源极性反接保护的方法压降小，效率闻。7.根据需要可以反馈一个与电机转速成正比的方波信号，控制器同时具备电位器调速和O 5V直流电压调速。8.根据外部输入的控制信号，可以控制电机正反转和起停。
图I为本实用新型所述无刷直流电机控制器与电机连接的结构框图。图2为本实用新型所述无刷直流电机控制器处理程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型无刷直流电机控制器作进一步说明。 如图I所示，本实用新型所述无刷直流电机控制器包括输入模块、MCU和驱动电路，所述输入模块包括电压采集模块、电流和反电动势采集模块；所述的MCU使用C8051F330,内部执行电压保护、电流保护、温度采集和保护、反电动势过零点判断，并含有看门狗；所述的驱动电路包括A、B、C相上下桥驱动电路，上桥使用P沟道MOS管A04485，下桥使用N沟道MOS管A04484。本实用新型适用于5770系列无刷直流电机控制器根据反电动势过零点进行换相控制。具体原理为A、B、C三相线圈的连接点设为中性点，当不导通相(设为C相)的反电动势过零点时，中性点的电压为电源电压的1/2。所述5770系列电机的控制器处理程序，该程序按如下功能编制=MCU的初始化、打开定时器中断、启动前的耐压保护、启动状态控制(开环拖动)，主循环清零看门狗。定时器中断函数中完成计数加1，正常启动后根据计数值换算成的电角度判断执行的内容，主要包括换相和检测反电动势过零点，并且针对不同的电角度区间进行不同的保护(电压保护、电流保护和温度保护)。以A相反电动势过零点检测为例，具体实施方案为在电源和地之间接入两个精密电阻得到电源分压，在A相下桥MOS管A04484的漏极和地之间并联两个相同阻值的精密电阻得到同比例的A相下桥分压。每进入一次中断，都将A相下桥分压与电源分压后的一半作比较，如果A相下桥分压所得电压刚刚大于电源分压后的一半，则认为该时刻就是A相反电动势过零点，此时计算得出30°、60°、90°电角度所对应的计数值，并且将计数值清零。再过30°电角度，就是该相换相点；经过60°电角度，此时由于没有任何相在换相，因此系统电压不受续流尖峰的影响，因而进行系统电压采集和电压保护判断；经过60°和90°电角度，分别进行相应的换相，如图2所示。本实用新型控制器的保护功能分为四类，分别是电流保护、电压保护、温度保护、电源极性反接保护。以下为各保护功能实现过程。φ电流保护电流保护上限值设为6A，主要是在电机堵转或者电路短路时能够
迅速判断并做出动作，关断控制信号输出，保护控制器元器件和电机。具体实施方案为采用三相驱动模块的下桥驱动器件开启时的内阻检测电流大小，实现电流保护。 电压保护通过电源和地之间的精密电阻分压，比例计算可得系统电压，如果超出允许范围，则关断信号输出，防止元器件受到损害；f)温度保护使用C8051F330内置的温度传感器，进行内部的模数转换，在过温时关断信号输出，防止元器件受到损害。④电源极性反接保护通过P沟道MOS管A04485构建电源极性反接保护电路，该电路在有效实现电源极性反接保护功能的前提下，较传统的串联二极管实现电源极性反接保护的方法压降小，效率高。为了节省中断的时间，在不同的电角度时进行不同的保护内容。由于堵转或者电机的某两相短路时，另一相没有电流流经但控制器和电机同样会有烧毁的可能性，因此电流必须要做实时保护。因此除去换相点外，每一次进入中断都要进行电流检测与保护。电压保护和温度保护的敏感度不如电流高，电机每转一周，进行一次保护，这样可以大大地缩 短中断的执行时间，使计数值增多，换相更加准确。
权利要求1.一种无位置传感器无刷直流电机控制器，所述的控制器包括输入模块，MCU和输出驱动电路，其特征在于所述输入模块包括电压采集模块、电流和反电动势过零点采集模块；所述的MCU使用C8051F330，带有电压保护、电流保护、温度采集和保护、反电动势过零点判断、电机正反转控制、起停控制、转速反馈及调节，并含有看门狗程序；所述的驱动电路包括A、B、C相上下桥驱动电路，上桥使用P沟道MOS管A04485，下桥使用N沟道MOS管A04484。
专利摘要一种无位置传感器无刷直流电机控制器，所述的控制器包括输入模块，MCU和输出驱动电路，所述输入模块包括电压采集模块、电流和反电动势过零点采集模块；所述的MCU使用C8051F330,带有电压保护、电流保护、温度采集和保护、反电动势过零点判断、电机正反转控制、起停控制、转速反馈及调节，并含有看门狗程序；所述的驱动电路包括A、B、C相上下桥驱动电路，上桥使用P沟道MOS管AO4485，下桥使用N沟道MOS管AO4484。本实用新型工作可靠、准确、具有实时的温度、电流和电压保护功能，可满足实际应用需要。
文档编号H02H7/08GK202737798SQ201220377650
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者王大方 申请人:遵义天义利威机电有限责任公司