详细无刷电机驱动程序_五款无刷电机驱动电路
五款无刷电机驱动电路
1、三相六臂全桥驱动电路
无刷直流电机驱动控制电路如图1 所示。该电路采用三相六臂全桥驱动方式，采用此方式可以减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩。在电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压，四轴飞行器中的直流无刷电机驱动电路电源电压为12 v.驱动电路中，q1~q3采用ir公司的irfr5305（p沟道），q4~q6为irfr1205（n 沟道）。该场效应管内藏续流二极管，为场效应管关断时提供电流通路，以避免管子的反向击穿，其典型特性参数见表1.t1~t3 采用pdtc143et 为场效应管提供驱动信号。
由图1 可知，a1~a3 提供三相全桥上桥臂栅极驱动信号，并与atmega16单片机的硬件pwm驱动信号相接，通过改变pwm信号的占空比来实现电机转速控制;b1~b3提供下桥臂栅极驱动信号，由单片机的i/o口直接提供，具有导通与截止两种状态。
无刷直流电机驱动控制采用三相六状态控制策略，功率管具有六种触发状态，每次只有两个管子导通，每60°电角度换向一次，若某一时刻ab 相导通时，c 相截至，无电流输出。单片机根据检测到的电机转子位置，利用mosfet的开关特性，实现电机的通电控制，例如，当q1、q5 打开时，ab 相导通，此时电流流向为电源正极→q1→绕组a→绕组b→q5→电源负极。类似的，当mosfet 打开顺序分别为q1q5，q1q6，q2q6，q2q4，q3q4，q3q5时，只要在合适的时机进行准确换向，就可实现无刷直流电机的连续运转。
2、三相全桥驱动电路 下图为无刷电机的三相全桥驱动电路，使用六个n沟道的mosfet管（q1～q6）做功率输出元件，工作时输出电流可达数十安。为便于描述，该电路有以下默认约定：q1/q2/q3称做驱动桥的“上臂”，q4/q5/q6称做“下臂”。
图中r1/r2/r3为q1/q2/q3的上拉电阻，连接到二极管和电容组成的倍压整流电路（原理请自行分析），为上臂驱动管提供两倍于电源电压（2×11v）的上拉电平，使上臂mosfet在工作时有足够高的vgs压差，降低mosfet大电流输出时的导通内阻，详细数据可参考mos管datasheet。
上臂mos管的g极分别由q7/q8/q9驱动，在工作时只起到导通换相的作用。下臂mos由mcu的pwm输出口直接驱动，注意所选用的mcu管脚要有推挽输出特性。
3、单片机控制直流无刷电动机驱动及接口电路图 图1示出采用8751单片机来控制直流无刷电动机的原理框图。8751的p1口同7406反相器联结控制直流无刷电动机的换相，p2口用于测量来自于位置传感器的信号h1、h2、h3，p0口外接一个数模转换器。
图1 直流无刷电动机计算机控制原理图
4、电动车无刷电机控制器驱动电路图
5、全桥驱动电路 无刷直流电机一般使用全桥驱动，即6个mosfet分别构成上臂和下臂，通过mcu具有推挽输出的io口控制，或者使用电机驱动专用芯片控制。
最常用的应该是3个p-mos+3个n-mos，电路结构简单。如下图所示。
这里使用的是mk电调v2.0版本中使用的mosfet，p-mos—irfr5305、n-mos—irfr1205n-mos的vgs（th）=2v~4v，直接用工作在vcc=5v的mcu即可驱动控制，但注意io口必须具有推挽输出功能，否则io口的驱动能力不够。图中r7/r8/r9可视为下拉电阻，使n-mos的栅极电平有一个参考地，电平稳定不会意外导通mosfet。r10/r11/r12电阻的作用有三个，一是减少振荡，二是减小栅极充电的峰值电流，三是防止n-mos的漏-源极击穿。
由于mcu的io引脚都存在杂散电感，与栅极电容串联形成lc振荡，加入电阻后会增大振荡阻尼而减小振荡；当对栅极加驱动电压时，会对栅源电容ciss充电，此时vgs上升但未到达阈值电压vgs（th）时vds基本不变，这段时间称为导通延迟时间td（on）。当vgs》vgs（th）时，vds下降同时id上升，这期间栅极和漏极之间的传输反向电容crss开始向漏极放电，而此时栅极电流会流向该电容对其充电，但基本没有对ciss充电，所以vgs基本保持不变，这段时间称为上升时间tr，tr之后才会继续对ciss充电。电容充电的尖峰电流可以计算如下：i=qg/（td+tr），其中qg=qgs+qgd，即td+tr时间内的充电电量，计算结果电流是远大于mcu的io口输出驱动电流，因此通过串联电阻，增加充电时间，即t=rc。但这会导致vgs的上升沿和vds的下降沿斜率减小，影响mosfet的开关性能，所以电阻的选取要准确。（此处理论知识分析可能不正确，我也在学习mosfet的驱动应用原理，若有误或需要补充会再做修改）
防止漏源击穿的原因也是和电容的时间常数有关，当栅极驱动电压快速关断，漏源极从导通状态变为截止状态，vds迅速增加，当dvds/dt过大就会击穿器件，串联电阻可以减缓ciss的放电时间，使vgs缓慢变化，因此vds不会迅速增加。
p-mos的vgs（th）《0，源极一般加11v电压，mcu的io口无法正常控制p-mos的开关，我们需要用三级管驱动栅极，三极管由io口驱动控制。电阻r1/r2/r3上拉栅极电压，使p-mos能关断。这个电阻不能太小，否则会造成三极管导通时承受过大的电流。同时电阻也不能太大，否则会增加三极管bc极间电容的充电时间，延长三极管的导通时间，进而影响p-mos栅极电压vgs的上升时间。
三极管的选择不能选用我们常用的8050或9013小信号的三极管，它们的耐压和导通电流太低，所以这里我选择了ss8050（mk中使用的三极管找不到）。r4/r5/r6阻值的选择无特别要求，只要使三极管工作在饱和区即可。
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由图1 可知，a1~a3 提供三相全桥上桥臂栅极驱动信号，并与atmega16单片机的硬件pwm驱动信号相接，通过改变pwm信号的占空比来实现电机转速控制;b1~b3提供下桥臂栅极驱动信号，由单片机的i/o口直接提供，具有导通与截止两种状态。
无刷直流电机驱动控制采用三相六状态控制策略，功率管具有六种触发状态，每次只有两个管子导通，每60°电角度换向一次，若某一时刻ab 相导通时，c 相截至，无电流输出。单片机根据检测到的电机转子位置，利用mosfet的开关特性，实现电机的通电控制，例如，当q1、q5 打开时，ab 相导通，此时电流流向为电源正极→q1→绕组a→绕组b→q5→电源负极。类似的，当mosfet 打开顺序分别为q1q5，q1q6，q2q6，q2q4，q3q4，q3q5时，只要在合适的时机进行准确换向，就可实现无刷直流电机的连续运转。
2、三相全桥驱动电路 下图为无刷电机的三相全桥驱动电路，使用六个n沟道的mosfet管（q1～q6）做功率输出元件，工作时输出电流可达数十安。为便于描述，该电路有以下默认约定：q1/q2/q3称做驱动桥的“上臂”，q4/q5/q6称做“下臂”。
图中r1/r2/r3为q1/q2/q3的上拉电阻，连接到二极管和电容组成的倍压整流电路（原理请自行分析），为上臂驱动管提供两倍于电源电压（2×11v）的上拉电平，使上臂mosfet在工作时有足够高的vgs压差，降低mosfet大电流输出时的导通内阻，详细数据可参考mos管datasheet。
上臂mos管的g极分别由q7/q8/q9驱动，在工作时只起到导通换相的作用。下臂mos由mcu的pwm输出口直接驱动，注意所选用的mcu管脚要有推挽输出特性。
3、单片机控制直流无刷电动机驱动及接口电路图 图1示出采用8751单片机来控制直流无刷电动机的原理框图。8751的p1口同7406反相器联结控制直流无刷电动机的换相，p2口用于测量来自于位置传感器的信号h1、h2、h3，p0口外接一个数模转换器。
图1 直流无刷电动机计算机控制原理图
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5、全桥驱动电路 无刷直流电机一般使用全桥驱动，即6个mosfet分别构成上臂和下臂，通过mcu具有推挽输出的io口控制，或者使用电机驱动专用芯片控制。
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