驅動電路(基本配置)包括pwm訊號處理、封鎖訊號處理、死區生成、mosfet 驅動、h橋主電路、直流電源變換(電池7.2v→5v、12v)等6個功能單元。小車所用電機的驅動電路由4個mosfet構成的橋式可逆斬波電路構成,這裡採用ir2110來使管子導通關斷,如下圖所示,當 v1、v4 導通時間大於 v2、v3 的導通時間時,平均輸出電壓為正,電機正轉;當 v1 與 v4 導通時間小於 v2 與 v3 的 導通時間時,平均輸出電壓為負,電機反轉;當 v1 與 v4 導通時間等於 v2 與 v3 的導 通時間,即占空比為 50%時,平均輸出電壓為 0,電機轉速為 0。
這樣一來就需要兩路pwm訊號來控制v1,v4與v2,v3的導通(即pwm訊號處理單元),又由於為了使h橋的上下橋臂不會發生同時導通,本著先斷後通的原則需要設定乙個死區發生電路。ir2110的11腳(sd)當輸入高電平時封鎖輸出,因此可以由此設計小車的停轉(即封鎖訊號)。由於訊號處理等單元採用5v供電,h橋驅動ir2110則採用12v電源供電,mosfet則使用7.2v電源供電。而我們只提供了乙個7.2v的鋰離子電池,因此需要設計乙個電源變換電路。
考慮到管子要先斷後通以保證上下橋臂的管子不會同時導通,故上述pwm訊號不能直接加到ir2110上,故需設定死區發生電路。
查irfb7440資料手冊得t=5*(183-92)=450,為了保證電路正常工作不妨將死區時間再大一點,即取t為500ns。查手冊知cd74hct08邏輯高電平最小為2v,即uc =2v, ui =5v,這樣算出來 為978ns。
由cd74hct08輸入電流最大為4ma,為保證訊號正常故r最小為1.25k,由於沒有1.25k電阻,可選 r=2k, c=0.489nf。考慮到沒有0.489nf電容,故這裡取1nf,即102。這樣選取這樣的電容電阻所得到的死區時間約為1000ns。
來自微控制器的封鎖訊號mcu-sd,經與非門cd74hct00,輸出相反訊號,從而決定ir2110工作與否(電機轉動的前提)。與非門使3.3v電平抬高到5v,同時起到隔離的作用,將微控制器與ir2110晶元隔離該電路單元。
mosfet驅動單元中自舉電容必須能提供不低於 mosfet管柵極 電荷導通所需的電荷,並且在高階主開關器件開通 期間保持其電壓。考慮一定的安全裕量這裡取1uf
這裡需要注意的是電機需要流過大電流的地方要開窗,以便焊接時再焊上一層錫。
以上是電力電子課程設計的內容,在製好板子之後對板子進行了一系列的測試並結合微控制器來控制直流電機的執行。測試部分下次見!
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