有刷直流电机操控规划的注意事项

尽管无刷直流电机的运用规模不断扩大，可是直流电机凭仗本钱低这一优势依然被持续沿袭，本期大讲台将要点介绍有刷直流电机操控规划时的注意事项，以及低压直流电机规划时的注意事项。


刷式直流电机运用刷子进行换向。电枢或转子具有绕线，可端接至换向器。刷子经过构成或断开触摸为电枢供给电源。定子或许具有两个或更多永久磁性；相反的定子磁性极性和激磁绕线异极相吸，导致转子旋转。当转子与定子方位对齐时，刷子将跨过换向器并驱动下一个绕线。刷式直流电机需求维护并具有线性扭矩/电流曲线。这些电机易于操控，其速度和扭矩与电流和电压成正比。

图1：刷式直流电机体系的方框图(SBD)，它具有微处理器、闸极驱动器、阻隔器材、工业接口和电源办理。
刷式直流电机操控规划注意事项

微处理器

具有4个脉宽调制器(PWM)信号的任何MCU系列均可以用于驱动衔接到刷式直流电机的H桥DC/DC转换器。依据操控算法的复杂性，反应操控或许运用霍尔传感器或编码器。

鉴于其在作业形式和休眠形式中的超低功耗操作功用，TI的MSP430可以成为操控低端、电池供电的刷式直流电机体系的抱负挑选。C2000和StellarisMCU具有QEI输入，可接受编码器输入。HerculesMCU可经过灵敏的HET协处理器接纳编码器输入。假如需求高功用和实时操作，C2000MCU系列便是最佳挑选。C2000或StellarisMCU可满意中端体系要求。HerculesMCU是体系需求根据IEC61508等安全规范认证时的首选并可支撑各种功用需求。

阻隔

TI数字阻隔器具有逻辑输入和输出缓冲器，这些缓冲器由TI的二氧化硅(SiO2)阻隔势垒进行阻隔，可供给4kV阻隔。当与阻隔电源合作运用时，这些器材可阻挠高电压、阻隔接地以及避免噪声电流进入本地接地并搅扰或危害灵敏电路。

接口/衔接

传统模仿RS-232/RS-485接口一直是电机操控运用的常见挑选。展望未来，规划人员将在其产品中集成干流接口，如以太网、USB和CAN。TI致力于一同为传统和新式工业接口供给解决方案。例如，TI最近推出了全世界首款阻隔式CAN收发器ISO1050。

电源办理

德州仪器(TI)供给从规范IC到高功用插件、变压器、数字电源MOSFET和集成电源模块的电源办理IC解决方案。从AC/DC和DC/DC电源、线性稳压器和非阻隔式开关DC/DC稳压器到PMIC和电源及显现解决方案，德州仪器(TI)的电源办理IC解决方案都能帮助您完结项目开发。
小型电动机械驱动包括螺线管驱动、单向DC、双向DC或无刷DC体系，一般依照帧巨细和功率（以瓦计）来区分巨细。

图2：低电压电机操控方框图
低电压电机操控规划注意事项

内核子体系包括：

操控器

TI可供给用于操控处理器的各种解决方案；从超低功耗MSP430微处理器到ARM根据Hercules的Cortex-R4F安全MCU和C2000数字信号操控器(DSC).适宜的操控器可以优化电机驱动功率、进步可靠性和下降体系总本钱。C2000操控器的32位DSP级功用和电机操控优化的片上外设运用户可以轻松施行高档算法，例如三相电机的无传感器矢量操控。C2000系列供给软件兼容的操控器，规模从低本钱F28016到业界首款TMS320F28335浮点DSC。

电机/螺线管驱动器电路

PWM驱动器（例如1.2ADRV104）可以与用于驱动螺线管或阀门（由+8V至+32V单电源供电）的电阻性负载或电感负载兼容。低压DC电机的规划人员或许会挑选具有0V至16V、50mAPWM闸极驱动输出的TPIC2101前置FET驱动器。TPIC2101驱动外部、低侧NMOS功率晶体管的闸极，从而为电机或其它负载供给PWM操控的电源。它包括软启动、过压/欠压维护和100%占空比功用。可以运用TP%&&&&&%2101操控永久磁性DC电机的转子速度或操控流经螺线管、加热器或白炽灯泡的电源。要取得更高的驱动电流，或许需求一个具有0至5A电流约束的高电压、大电流运算放大器(OPA548)（它经过电阻/分压器完成外部操控）或电流输出DAC（例如DAC7811或DAC8811）。别的，MOSFET驱动器（如UCC37321或UCC37323）被认为可以直接驱动更小的电机或驱动电源设备，例如MOSFET或IGBT。

阻隔

TI数字阻隔器具有逻辑输入和输出缓冲器，它由可供给4kV阻隔的TI二氧化硅(SiO2)阻隔势垒进行阻隔。当与阻隔电源合作运用时，这些器材可以阻挠高电压、阻隔接地以及避免噪声电流进入本地接地和搅扰或危害灵敏的电路。

操控器接口

RS-232或RS-422适用于许多体系。RS-485信令可以与Profibus、Interbus、Modbus或BACnet等协议一同运用，这些协议都是针对最终用户的特定要求定制的。有时，操控器局域网(CAN)或EtherNet/IP（工业协议）更重视网络需求。M-LVDS可供给更低功耗以供挑选。

运用外部电路的运动反应

阻隔式Δ-Σ调制器(AMC1203/AMC1210)是并联丈量平面假信号的抱负挑选，而且可以进步电流反应分辨率。这些调制器易于运用，而且可以为编码器供给过采样和滤波。为了丈量操控器输入和体系反应，INA159差动放大器可以为运用5V或3.3V电源的模数转换器(ADC)供给?10V(20Vpp)信号。ADC（如ADS7861/ADS7864或ADS8361/ADS8364）可供给4通道或6通道同步电流采样。INA19x（x=3至8）和INA20x（x=1至9）可以供给广泛的共模电压，而且可以进行低端和高端电流并联监督。