无刷直流电机硬件换相电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种直流电机的控制电路，具体涉及一种无刷直流电机硬件换相电路。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机的换相时刻是由位置信号决定的，直流电机的位置信号通过三个霍尔传感器检测得到，三个霍尔传感器环绕在转子周围，空间上间隔120°，在转子磁场作用下，霍尔传感器产生一个180°的脉宽高电平信号，三个霍尔传感器的输出信号在相位上互差120°，在每个电角度周期中共有6个上升沿或下降沿，分别对应电机的6个换相时刻，根据三个霍尔信号的值，便可驱动三相逆变桥相应的可控硅开关管，实现电机的正确换相。
[0003]目前无刷直流电机大多采用软件换相的方式，通过单片机或DSP即数字信号处理器先检测霍尔信号，再根据霍尔信号的值驱动相应的可控硅开关管，不过软件换相的方式占用较多的I/O口即输入输出接口，增加了程序的复杂性，而且一旦程序跑飞，会造成严重的后果。
【发明内容】
[0004]本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种无刷直流电机硬件换相电路。
[0005]本发明的技术方案是:一种无刷直流电机硬件换相电路，直流电源的正端与Buck变换器的I脚连接，负端与Buck变换器的2脚连接，Buck变换器的3脚与三相逆变桥的I脚连接，Buck变换器的4脚与三相逆变桥的2脚连接，三相逆变桥的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机的A、B、C三相绕组对应连接，DSP控制板与Buck变换器相连，所述的硬件换相电路均与三相逆变桥、无刷直流电机相连接。
[0006]所述的Buck变换器包括可控硅Tl、二极管Dl、电感L1、电容Cl，所述的三相逆变桥包括三个桥臂的六个可控硅即Ql- Q6。
[0007 ] Buck变换器中可控硅TI的集电极与直流电源的正端连接，直流电源的负端与二极管DI的阳极、电容CI的负极连接，电感LI同时与可控硅TI的发射极、二极管DI的阴极连接，电感LI的另一端与电容Cl的正极连接。
[0008]所述的三相逆变桥中包括三个桥臂的六个可控硅Ql-Q6，三相逆变桥的I脚、2脚并行连接于串联后的可控硅Ql、可控硅Q2，串联后的可控硅Q3、可控硅Q4，串联后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆变桥的3脚与可控硅Ql、可控硅Q2的连线中点处相接，三相逆变桥的4脚与可控硅Q3、可控硅Q4的连线中点处相接，三相逆变桥的5脚与可控硅Q5、可控硅Q6的连线中点处相接。
[0009]所述的霍尔信号包括霍尔位置信号HallA、霍尔位置信号HallB、霍尔位置信号HallC0
[0010]霍尔位置信号HallA中的信号端口HallA与I号反相器的9脚连接，I号反相器的8脚同时和I号与门的2脚、4脚连接，I号与门的I脚与信号端口 Ha 11B连接、I号与门的5脚与信号端口HalIC连接，I号与门的3脚与Π号反相器的9脚连接，I号与门的6脚与Π号反相器的I脚连接，Π号反相器的8脚与Π号与门的4脚连接，Π号反相器的2脚与Π号与门的9脚连接，Π号与门的5脚与I号与门的8脚连接、Π号与门的10脚与IV号与门的8脚连接，Π号与门的6脚与电阻Rl连接、Π号与门的8脚与电阻R2连接，电阻Rl、电阻R2的另一端与3.3V连接。
[0011]霍尔位置信号HallB中的信号端口HallB与I号反相器的11脚连接，I号反相器的10脚同时和I号与门的1脚、12脚连接，I号与门的9脚与信号端口 Hal IA相连、I号与门的13脚与信号端口 Ha11C连接，I号与门的8脚与Π号反相器的3脚相连、I号与门的11脚与反相器的5脚连接，Π号反相器的4脚与Π号与门的12脚相连，Π号反相器的6脚与Π号与门的2脚连接，Π号与门的13脚与I号与门的3脚连接，Π号与门的I脚与IV号与门的的11脚连接，Π号与门的11脚与电阻R3连接，Π号与门的3脚与电阻R4连接，电阻R3、电阻R4的另一端与3.3V连接。
[0012]霍尔位置信号HalIC中的信号端口 Hal IC与I号反相器的13脚连接，I号反相器的12脚同时和IV号与门的12脚、9脚连接，IV号与门的10脚与信号端口 Hal IA相连，IV号与门的12脚与信号端口 HallB相连，IV号与门的8脚与Π号反相器的11脚连接，IV号与门的11脚与Π号反相器的13脚连接，Π号反相器的12脚与ΙΠ号与门的I脚连接，Π号反相器的10脚与ΙΠ号与门的12脚连接，m号与门的13脚与I号与门的6脚连接，m号与门的2脚与I号与门的11脚连接，m号与门的3脚与电阻R5连接，m号与门的11脚与电阻R6连接，电阻R5、电阻R6的另一端与3.3V连接。
[0013]本发明采用硬件换相电路代替软件换相，节约了控制芯片的I/O口，减少了程序复杂性，为防止直流母线短路，同一桥臂的开关管驱动信号增加了互锁电路，提高了安全性。
【附图说明】
[0014]图1是本发明无刷直流电机控制系统结构图；
图2是本发明中Buck变换器的电路图；
图3是本发明中三相逆变桥的电路图；
图4是本发明中硬件换相电路的电路图；
图5是本发明中霍尔信号值与三相逆变桥导通开关管对应图；
其中:
I直流电源2 Buck变换器
3三相逆变桥4无刷直流电机
5 DSP控制板6硬件换相电路
7 I号反相器8 I号与门
9 Π号反相器10 Π号与门
Ii m号与门12 IV号与门。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明:
如图1所示，一种无刷直流电机硬件换相电路，包括直流电源l、Buck变换器2、三相逆变桥3、无刷直流电机4、DSP控制板5以及硬件换相电路6，其中，直流电源I的正端与Buck变换器2的I脚连接，负端与Buck变换器2的2脚连接，Buck变换器2的3脚与三相逆变桥3的I脚连接，Buck变换器2的4脚与三相逆变桥3的2脚连接，三相逆变桥3的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机4的A、B、C三相绕组对应连接，所述的硬件换相电路6均与三相逆变桥3、无刷直流电机4相连。
[0016]其中，直流电源I提供直流电，Buck变换器2将直流电变换为可调的直流电压，三相逆变桥3用于无刷直流电机4的换相，DSP控制板5用于霍尔信号和电压电流信号的采集、PWM信号输出、电机控制算法实现以及系统通讯，硬件换相电路6将无刷直流电机4的霍尔信号转换为三相逆变桥3中每个可控硅驱动信号。
[0017]如图2所示，所述的Buck变换器2包括可控硅Tl、二极管Dl、电感L1、电容Cl，所述的三相逆变桥3包括三个桥臂的六个可控硅Ql- Q6。
[0018]Buck变换器2中可控硅TI的集电极与直流电源I的正端连接，直流电源I的负端与二极管DI的阳极、电容CI的负极连接，电感LI同时与可控硅TI的发射极、二极管DI的阴极连接，电感LI的另一端与电容Cl的正极连接。
[0019]如图3所示，所述的三相逆变桥3中包括三个桥臂的六个可控硅Ql-Q6，三相逆变桥3的I脚、2脚并行连接于串联后的可控硅Ql、可控硅Q2，串联后的可控硅Q3、可控硅Q4，串联后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆变桥3的3脚与可控硅Q1、可控硅Q2的连线中点处相接，三相逆变桥3的4脚与可控硅Q3、可控硅Q4的连线中点处相接，三相逆变桥3的5脚与可控硅Q5、可控硅Q6的连线中点处相接。
[0020]可控硅Ql、可控硅Q3、可控硅Q5的集电极与电容Cl的正极连接，可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的发射极与电容CI的负极连接，可控硅QI的发射极与可控硅Q2的集电极连接，可控硅Q3的发射极与可控硅Q4的集电极连接，可控硅Q5的发射极与可控硅Q6的集电极连接。无刷直流电机4的A相与可控硅Ql的发射极、可控硅Q2的集电极连接，无刷直流电机4的B相与可控硅Q3的发射极、可控硅Q4的集电极连接，无刷直流电机4的C相与可控硅Q5的发射极、可控娃Q6的集电极连接。
[0021]如图4所示，所述的霍尔信号包括霍尔位置信号HallA、霍尔位置信号HallB、霍尔位置信号Hal 1C。
[002.2] 霍尔位置信号Hal IA中的信号端口 Hal IA与I号反相器7的9