本文给出几种电机的维护计划，它不只呼应速度快，操控牢靠，并且大大地降低了维护装置的生产成本。该维护电路与传统的维护电路比较，省去了热继电器、沟通接触器等维护装置的能耗，与电机为一体。经测验验证，作用杰出。
1 电流检测原理
要完成过流维护，首要的使命是检测电机的电流。一般有2种检测电流的办法：
(1)小阻值无感采样电阻。一般选用康铜丝或许贴片件，这是一种廉价的计划，可是要注意采样电阻阻值的选取，功率要足够大，一起电阻的电感要小，以扫除感抗在电阻两头引起的电压降。
(2)霍尔电流传感器。合适驱动开发，选用LEM公司的LA28-NP霍尔电流传感器的电流丈量，它的长处是精度高，牢靠性高。
在电流采样的方位上也有2种办法能够挑选：
(1)相电流采样。将采样电阻或许霍尔电流传感器置于每一相，假定三相电流分别为ia，ib和ic，又由于无刷电机的三相电流有如下联系：ia+ib+ic=0，所以只需检测出无刷电机中两相电流就能够得到另一相的电流信息。
(2)母线电流采样。一般是将采样电阻或许电力传感器置于母线负侧进行电流采样。
下面介绍一种依据LEM霍尔电流传感器采样母线电流的办法，该办法精度高，牢靠性高。
将霍尔传感器LA28置于母线负侧到地之间进行电流检测，LA28将检测到的初级电流按1 000：1的份额进行缩小，得到次级电流，次级电流经过I/V电路之后转化为便利A/D(模/数转化模块)收集的电压量，可是I/V输出的电压信号含有丰厚的PWM斩波的高次谐波重量，所以假如直接送单片机的A/D口，会检测不到电压信息，因而需求加信号调度电路，行将I/V电路得到的电压送入巴特沃思(Butterworth)二阶低通滤波器进行低通滤波。经过低通滤波之后能够将高次谐波重量滤除，然后得到直流重量，一起为了便于A/D口收集，将滤波后的小电压信号进行份额扩大，之后送入A/D口进行检测。这个硬件电路示意图如图1所示。
I/V电路如图2所示。
图3给出了二阶低通滤波器的规划办法。实践规划时，使R1=R2，C1=2C2，能够完成-40 dB/10倍频的频率呼应。其到频率的计算公式为：
在实践电路中电阻电容取值为R=100 kΩ，C=1μF，到频率f=1.126 Hz，然后将方波电压信号的中高次谐波重量滤除，然后得到平稳的直流重量。
同相和反向份额电路是运放最典型的使用。经低通滤波之后出来的直流电压信号，其幅值比较低，所以要经过同比较例运算扩大电路扩大，进行电压扩大，便于单片机的A/D口进行收集。图4中D22，D23为箝位二极管，坚持输入到单片机A/D口的电压在0～5 V规模之内，选用1N4148即可。
2 电压检测原理
线电压检测电路的规划与电流检测电路的规划大体相同，详细原理参照电流检测原理。线电压检测硬件的全体电路结构图如图5所示。
3 维护计划
本文提出的维护计划主要是针对以IR2136芯片作为电机驱动器的电机，由于它不光完成了一套完好的无刷直流电动机驱动，并且它还集成了本身作业电源欠压检测器，检测到芯片的Vcc或Vbs欠压时能封闭高端MOSFET，避免MOS管长期作业在高功耗状况下。
3.1 过流维护计划
过流维护计划共有3套，其间包含两套硬件过流计划和一套软件过流计划。
(1)电流检测电路和LM311构成比较电路，输出送到单片机PWM模块的FLTA进行毛病检测，假如FLTA引脚为低电平，则PWM模块硬件关断PWM输出。该过流维护为单片机集成的硬件级维护，呼应速度快。
(2)电流检测电路输出电压经过火压之后送到IR2136的ITRIP引脚，假如ITRIP引脚电压高于0.5 V，则引起IR2136内部叩比较器动作，FAULT引脚输出低电平，RCIN引脚衔接的电阻电容构成RC延时机制，延时之后过流状况主动铲除。由于FAULT在过流和本身欠压的状况下都会变为低电平。差异在于：过流状况下，FAULT引脚的电平时高时低，而本身欠压的状况下，FAULT会一向输出低电平。该过流维护为IR2136集成的硬件级维护，呼应速度快。
(3)单片机设置软件级的过流维护程序代码，经过A/D口收集电流检测电路输出电压，以判别是否过流。这归于软件等级的过流维护，呼应速度较硬件等级维护慢，若在程序跑飞的状况下不能供给过流维护。
3.1.1 计划一
电流检测电路合作LM311构成过流检测电路如图6所示。
正常状况下，在电流检测电路中，电路输出的电压信号(接到LM311的反相输入端)小于电阻分压电路输出电压(接到LM311的同相输入端)，LM311输出高电平，电路无动作;若产生过流时，电路输出的电压信号(接到LM311的反相输入端)大于电阻分压电路输出电压(接到LM311的同相输入端)，LM311输出低电平，当单片机PWM模块的FLTA检测到低电平之后，设置PWM输出无效电平(在此使用中PWM有用电平为低电平，无效电平为高电平)然后使电机停转。
电阻R42供给正反馈构成滞回比较器，能够为整个电路起到50 mV的抗噪声才能;分压电阻选用滑动变阻器，然后能够便利地设置过流门限。要注意的是：由于电阻分压电路直接接到LM311的输入端，而认为LM311的输入端电阻是无限大的，所以不会产生负载效应，能够放心使用。
3.1.2 计划二
IR2136集成的过流检测功用如图7所示。
假如电压值小于0.5 V，则电路正常作业;此刻衔接到ITRIP的内部比较器输出0(低电平)，由于RCIN外接RC延时电路的原因，电容充电至1(高电平)，所以此刻SR锁存器S=0，R=1，依据SR锁存器的特性表，不论当时状况怎么，SR锁存器都输出0，表明没有过流产生。
假如电压值大于0.5 V，则会引发IR2136内部电路一系列动作。详细分析如下，ITRIP引脚衔接的比较器输出1(高电平)，经过输入噪声滤波器承认不是由噪声引起的误动作之后，送到SR锁存器的S端，即此刻S端为1;一起比较器输出的1(高电平)加到与RCIN相连的MOSFET栅极，然后引发MOSFET漏极和源极导通，即RCIN衔接到低，而RCIN在外部还衔接了RC延时电路，如图8所示。
过流之前，电容被充电至Vcc，并衔接到RCIN，可是过流产生之后RCIN内部经过MOSFET衔接到地，所以%&&&&&%沿着箭头所示途径放电。此刻RCIN引脚为0(低电平)，RCIN又衔接到SR锁存器的R端，所以过流产生时，SR锁存器的S=1，R=0。依据所学的SR锁存器特性表，S=1，R=0，现态Q=0，那么锁存器输出1(高电平)，表明有过流状况产生。锁存器输出分为两路(如箭头所示)，一路使FAULT输出低电平，FAULT能够接到单片机各种检测端口进行相应的过流处理;另一路关断上桥臂的3个MOS管，然后使电机停转施行维护。
3.1.3 单片机固件软件级过流维护
单片机软件中设定好过流门限数值之后，软件经过A/D实时收集电流检测电路输出的电压信号，并解算得到对应的电流值，与过流维护门限值进行比较。假如实时电流值大于过流门限值，则履行相应的电机维护动作;假如实时电流值小于过流门限值，则持续收集电流值进行比较，以此循环。
软件流程如图9所示。
3.2 过压维护
线电压检测电路的规划与电流检测电路的规划大体相同。过压：检测直流母线电压，假如高于上限电压值，则发送正告信息帧，并中止驱动电机。过压维护如图10所示。
电路简略有用，直接检测母线电压，假如电压高于程序中的设定值，则做出相应的维护动作。在软件编程的时分选用了查询法，即只要在进行电压检测的程序段中翻开A/D，检测中止标志，然后读数并回来电压值，最终再关A/D，这样不用在整个程序履行进程中一向翻开A/D收集模块，然后提高了程序履行的功率。
3.3 欠压维护
欠压：检测直流母线电压，假如低于下限电压值，则发送正告帧，并中止驱动电机，以维护电池。
欠压维护：第一套计划和上面的过压维护进程相似;第二套计划使用了IR2136内部集成的本身作业电源检测器。从IR2136内部原理框图能够看出，当Vcc欠压时，FAULT输出低电平，一起3个上桥臂的MOS管被关断。
4 试验测验
在试验室对规划制成的电路板进行了测验。测验条件为：电机与直流母线电压均为48 V(DC)，负载电机为750 W无刷直流电动机，PWM斩波频率为10 kHz。
图11就是用示波器观察到I/V电路的电压信号波形。经过电压信号能够看出，电流信号的波形为方波，一起方波中含有丰厚的PWM高次谐波重量，所以在送至单片机的A/D口之前，需求进行信号调度。
图12是调整LPF到频率为f=1.126 Hz之后，扩大8倍的电压波形。在500 mV下，PWM中点的电压信号纹波很小，契合规划标准。
5 结语
依据本文内容规划并完成的无刷直流电动机维护电路，简略牢靠，作用杰出，能够为沟通调速体系、直线电机操控、开关磁阻、电机操控、USP等的研讨供给参阅。
