1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　第2章 無刷直流電動(dòng)機(jī)簡介2</p><p>　　第2.1節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成環(huán)節(jié)及工作原理2</p><p>　　2.1.1 基本組成環(huán)節(jié)2</p>

2、;<p>　　2.1.2 基本工作原理4</p><p>　　第2.2節(jié) 位置傳感器簡述4</p><p>　　2.2.1 傳感器的技術(shù)參數(shù)4</p><p>　　2.2.2 光電式位置傳感器5</p><p>　　2.2.3 霍爾式位置傳感器6</p><p>　　2.2.4 位置傳感器應(yīng)用

3、9</p><p>　　第2.3節(jié) 三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的換向原理10</p><p>　　第3章 基于MC33035的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)13</p><p>　　第3.1節(jié) 常用的無刷直流電機(jī)控制方式13</p><p>　　第3.2節(jié) 基于專用芯片對(duì)無刷直流電機(jī)的控制14</p><p>　　3.2.1

4、 MC33035 芯片介紹14</p><p>　　3.2.2 MC33035主要功能說明14</p><p>　　3.2.3 MC33039——電子測(cè)速器18</p><p>　　3.2.4 MC33035對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制18</p><p>　　第3.3節(jié) 基于無刷電機(jī)的外圍器件的功能19</p><

5、;p>　　第3.4節(jié) 實(shí)驗(yàn)裝置儀器21</p><p><b>　　第4章 結(jié)論22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p>　　摘要：本文敘述了無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成及工作

6、原理，常用的位置傳感器種類及工作原理，比如光電式位置傳感器、霍爾式位置傳感器，其中重點(diǎn)介紹了三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的換相原理及霍爾式位置傳感器的工作原理，同時(shí)介紹了Motorola公司生產(chǎn)的直流無刷電動(dòng)機(jī)專用集成控制芯片MC33035和MC33039的功能和用法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無刷直流電動(dòng)機(jī) 換向原理 霍爾傳感器 MC33035 MC33039 </p><p>　　Ab

7、stract: This paper describes the composition and the basic principle of the Brushless DC Motor, the type and its operating principle of commonly used position sensor ,such as photoelectric position sensor, Hall-style pos

8、ition sensors, during which I describe more about the principle of the phase change of the three-phase brushless DC motor and Hall-style position sensors, also in the paper ,I introduce the integration chip MC33035 and M

9、C33039 ,which is produced by the company of Motorola and u</p><p>　　Key words: brushless DC motor, sensors ，MC33035 , MC33039</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高

10、，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。永磁無刷直流電機(jī)既具有交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流伺服電機(jī)那樣良好的調(diào)速特性而無機(jī)械式換向器，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種調(diào)速驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。M0TOROLA第二代電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)，給永磁無刷直流電機(jī)調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。這些芯片控制功能強(qiáng)，保護(hù)功能完善，工作性能穩(wěn)定，組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，特別適用

11、于工作環(huán)境惡劣，對(duì)控制器體積，價(jià)格性能比要求較高的場(chǎng)合</p><p>　　70年代以來，隨著電力電子工業(yè)的飛速發(fā)展，許多新型的高性能的半導(dǎo)體功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT等相繼出現(xiàn)，以及高性能永磁材料，如釤鈷、鐵硼等的問世，均為無刷直流電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。特別是我國稀土材料的儲(chǔ)量為世界第一，為高性能無刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件。</p><p>　　M

12、C33035是MOTOROLA公司第二代無刷直流電動(dòng)機(jī)控制專用集成電路，外接功率開關(guān)器件和電子測(cè)速器MC33039，可構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來控制三相(全波或半波)、兩相或四相無刷直流電機(jī)。它通過下側(cè)半橋輸出PWM對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，這次我們主要是研究MC33035和MC33039這兩塊芯片的功能，以及霍爾傳感器在此次實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。</p><p>　　第2章 無刷直流電動(dòng)機(jī)簡介</p><p>　

13、　這一章主要介紹了無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成環(huán)節(jié)及工作原理，以及霍爾傳感器的簡介和運(yùn)用，對(duì)三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的換向原理也做了詳細(xì)的介紹</p><p>　　第2.1節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本組成環(huán)節(jié)及工作原理</p><p>　　2.1.1 基本組成環(huán)節(jié)</p><p>　　無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。它主要由電動(dòng)機(jī)本體、位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成。電動(dòng)

14、機(jī)本體在結(jié)構(gòu)上與永磁同步電動(dòng)機(jī)相似，但沒有籠型繞組和其他起動(dòng)裝置。其定子繞組一般制成多相（三相、四相、五相不等），轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定極對(duì)數(shù)（2p=2，4，……）組成。圖2-1中的電機(jī)本體為三相兩極。三相定子繞組分別與電子開關(guān)線路中相應(yīng)的功率開關(guān)器件聯(lián)接，在圖中A相、B相、C相繞組分別與功率開關(guān)管V1、V2、V3相連接。位置傳感器的跟蹤轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接。</p><p>　　圖2-1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

15、</p><p>　　當(dāng)定子繞組的某一相通電時(shí)，該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼位置變換成電信號(hào)，去控制電子開關(guān)線路，從而使定子各相繞組按一定順序?qū)ǎㄗ酉嚯娏麟S轉(zhuǎn)子位置的變化而按一定序換相。由于電子開關(guān)線路的導(dǎo)通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，因而起到了機(jī)械換向器的換向作用。</p><p>　　因此所謂無刷直流電動(dòng)機(jī)，就其基本結(jié)

16、構(gòu)而言，可以認(rèn)為是一臺(tái)由電子開關(guān)線路，永磁式同步電動(dòng)機(jī)以及位置傳感器三者組成的“電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)”。其原理框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 直流無刷電動(dòng)機(jī)的原理框圖</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的永久磁鋼與永磁有刷電動(dòng)機(jī)中所使用的永久磁鋼類似，均是在電動(dòng)機(jī)的氣隙中建立足夠的磁場(chǎng)，其不同之處在于，無刷直流電動(dòng)機(jī)中的磁鋼裝在轉(zhuǎn)子上，而有刷直流電動(dòng)機(jī)的磁鋼裝在定子上。</p

17、><p>　　無刷直流電動(dòng)機(jī)電子開關(guān)線路是用來控制電動(dòng)機(jī)定子上各相繞組通電的順序和時(shí)間，主要由功率開關(guān)單元和位置傳感器信號(hào)處理單元兩個(gè)部分組成。功率開關(guān)單元是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定的邏輯關(guān)系分配給直流無刷電動(dòng)機(jī)定子上的各相繞組，以便使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。而各相繞組導(dǎo)通的順序和時(shí)間主要取決于來自位置傳感器的信號(hào)，但位置傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)一般不能直接用來控制功率邏輯開關(guān)單元，往往需要一定邏輯處理

18、后才能去控制邏輯開關(guān)單元。綜上所述，組成無刷直流電動(dòng)機(jī)各主要部件的框圖，如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成框圖</p><p>　　2.1.2 基本工作原理</p><p>　　眾所周知，一般的永磁式直流電動(dòng)機(jī)的定子由永久磁鋼組成，其主要的作用是在電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)。其電樞繞組通電后產(chǎn)生反應(yīng)磁場(chǎng)。由于電刷的換向作用，使得這兩個(gè)磁

19、場(chǎng)的方向在直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中始終保持互相垂直，從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不停的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　無刷直流電動(dòng)機(jī)為了實(shí)現(xiàn)無電刷換相，首先要求把一般直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組放在電樞繞組的定子上，把永磁磁鋼放在轉(zhuǎn)子上，這與傳統(tǒng)的直流永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)正好相反。但僅這樣做是不夠的，因?yàn)橛靡话阒绷麟娫唇o定子上各相繞組供電，只能產(chǎn)生固定的磁場(chǎng)，它不能與運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子磁鋼所產(chǎn)生的永磁磁場(chǎng)相互作用，以單一方向的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動(dòng)

20、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。所以直流無刷電動(dòng)機(jī)除了由定子和轉(zhuǎn)子組成的電動(dòng)機(jī)本體以外，還要有由位置傳感器、控制電路共同組成的換向裝置使得無刷直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中定子繞組所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永久磁場(chǎng)，在空間始終保持在左右的電角度。</p><p>　　第2.2節(jié) 位置傳感器簡述</p><p>　　2.2.1 傳感器的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和

21、自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測(cè)量，那么無論是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示與控制都是不可能實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　傳感器的種類有很多，為了揭示諸多傳感器之間的內(nèi)在聯(lián)系，在表2-4給出了傳感器的分類，轉(zhuǎn)換原理和它們的典型應(yīng)用，供選用傳感器時(shí)參考</p><p>　　圖2-4 傳感器分類表</p><p>　　2.2.2 光電

22、式位置傳感器</p><p>　　這種傳感器是利用光電效應(yīng)制成的,由跟隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板忽然固定不動(dòng)的光源及光敏晶體管等部件組成,如圖2-5所示:</p><p>　　遮光板有開有電角度左右的縫隙，且縫隙的數(shù)目等于無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的極對(duì)數(shù)。當(dāng)縫隙對(duì)著光敏晶體管VP1時(shí)，光源射到的光敏晶體管VP1上，產(chǎn)生 “亮電流”輸出。光敏晶體管VP2和VP3因遮光板擋住光線，只產(chǎn)生“暗電流”

23、輸出。在“亮電流”作用下。三相繞組中的一相繞組將有電流導(dǎo)通，其余兩相繞組不工作。遮光板隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，光敏晶體管隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而輪流輸出“亮電流”或“暗電流”的信號(hào)，以此來檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置，控制電動(dòng)機(jī)定子三相。</p><p>　　圖2-5光電式位置傳感器工作原理圖</p><p>　　繞組輪流通電，使該三相繞組按一定順序通電，保證無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。和開口變壓器一樣，遮光板所開的縫隙可能為

24、。</p><p>　　光電式位置傳感器性能穩(wěn)定，但存在輸出信號(hào)信噪比較大、光源壽命短、使用環(huán)境要求較高等缺陷。若采用新型光電元件，可克服這些不足之處。</p><p>　　2.2.3 霍爾式位置傳感器</p><p>　　基于此次實(shí)驗(yàn)主要用到的是霍爾式位置傳感器，現(xiàn)對(duì)霍爾傳感器做詳細(xì)介紹。</p><p>　　霍爾式位置傳感器是磁敏式位置傳

25、感器的一種。磁敏式位置傳感器是指它某些電參數(shù)按一定規(guī)律隨周圍磁場(chǎng)變化的半導(dǎo)體敏感元件。其基本原理為霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)。目前，常見的磁敏傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路、磁敏電阻器及磁敏二極管等多種。它們具有不同的特性，如圖2-6所示：</p><p>　　a）霍爾元件 b)磁敏電阻器 c）磁敏二極管</p><p>　　圖2-6 各種磁敏元件的特性<

26、;/p><p>　　磁敏元件的主要工作原理是電流的磁效應(yīng)，主要包括霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)，下面主要介紹一下霍爾效應(yīng)。</p><p>　　任何帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中沿著與磁力線垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，都會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力，該力成為洛倫茲力，洛倫茲力的大小與質(zhì)點(diǎn)的電荷量、磁感應(yīng)強(qiáng)度及質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。例如，在圖2-7 所示的長方形半導(dǎo)體薄片上加上電場(chǎng)E后，在沒有外加磁場(chǎng)的時(shí)候，電子沿著外電場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，如圖

27、2-7a所示。當(dāng)加以與外電場(chǎng)垂直的磁場(chǎng)B時(shí)，運(yùn)動(dòng)的電子受到洛倫茲力作用向左偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度（稱為霍爾角），如圖2-7b所示。因次，在半導(dǎo)體橫向方向邊緣上產(chǎn)生了電荷，由于積累了新的電場(chǎng)，稱為霍爾電場(chǎng)。該電場(chǎng)又影響了元件內(nèi)部的電場(chǎng)方向，隨著半導(dǎo)體橫向邊緣的電荷不斷增加，霍爾電場(chǎng)力也不斷的增大，逐漸抵消了洛倫茲力，使電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使電流方向又回到平行于半導(dǎo)體側(cè)面方向，達(dá)到新的定狀態(tài)，如圖2-7c所示。這個(gè)霍爾電場(chǎng)的積分，就是在元件兩側(cè)間顯

28、示出電壓，稱為霍爾電壓，這就是所謂的霍爾效應(yīng)。</p><p>　　圖2-7 半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)示意圖</p><p>　　圖2-8所示的金屬或半導(dǎo)體薄片，若在它的兩端通過控制電流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向上（即霍爾輸出端之間）將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)U（霍爾電動(dòng)勢(shì)或霍爾電壓），這種現(xiàn)象成為霍爾效應(yīng)。</p><p>　　

29、圖2-8 霍爾效應(yīng)原理圖</p><p>　　研究結(jié)果表明，在半導(dǎo)體薄片上產(chǎn)生的霍爾電動(dòng)勢(shì)E可用下式表示：</p><p>　　（2-1） </p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 RH ----霍爾系數(shù)（m3/C）</p><p>　　IH

30、 ----控制電流（A）</p><p>　　B ----磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）</p><p>　　d ----薄片的厚度（m）</p><p>　　ρ----材料的電阻率(Ω*m) </p><p>　　u----材料的遷移率（㎡/（V*s））</p><p>　　若在式中個(gè)常數(shù)項(xiàng)采用KH表示,則有</p>

31、<p>　　E=KH IH B （2-3）</p><p>　　式中 KH------霍爾元件的靈敏度(mV/(mA*T)), KH =RH /d 。</p><p>　　當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾元件的平面法線成一角度θ時(shí)，那么，實(shí)際上作用于霍爾元件的有效磁場(chǎng)是其法線方向的分

32、量，即Bcosθ。</p><p>　　上述霍爾元件所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低，在應(yīng)用時(shí)往往要外接放大器，很不方便。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，將霍爾元件與半導(dǎo)體集成電路一起制作在同一塊N 型硅外延片上，這就構(gòu)成了霍爾集成放大電路。圖2-9位典型的集成電路實(shí)例。圖2-9a為其外形，它與一般的小型晶體管相類似，應(yīng)用起來非常方便。</p><p>　　a ) 外形

33、 b ) 內(nèi)部電路</p><p>　　圖2-9 霍爾集成電路</p><p>　　其內(nèi)部電路如圖2-9b所示，它通過簡單的開環(huán)放大器來驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)?；魻柤呻娐酚芯€性型和開關(guān)型兩種，其靈敏度特性如圖2-10a所示。選擇何種形式集成電路需根據(jù)具體用途而定。一般而言，無刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器宜選用開關(guān)型，其特性如圖2-10b所示。</p><p>　　直流無刷

34、電動(dòng)機(jī)的霍爾位置傳感器也是由定子和跟蹤轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成，其轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)的主轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，以指示電動(dòng)機(jī)主轉(zhuǎn)子的位置，既可以直接利用電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，也可以轉(zhuǎn)軸其他位置上另外安裝永磁轉(zhuǎn)子。若干個(gè)霍爾傳感器按一定間隔，等距離的安裝在傳感器定子上，以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。</p><p>　　a ) 線性型 b ) 開關(guān)型</p><p>　　圖2-

35、10 霍爾集成電路特性曲線</p><p>　　位置傳感器的基本功能是在電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電周期內(nèi)，產(chǎn)生出所要求的開關(guān)狀態(tài)數(shù)。位置傳感器的永磁轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一對(duì)磁極的轉(zhuǎn)角，也就是說每轉(zhuǎn)過電角度，就要產(chǎn)生出與電動(dòng)機(jī)繞組邏輯分配狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)數(shù)，以完成電動(dòng)機(jī)的一個(gè)換流全過程。如果轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)越多，則在機(jī)械角度內(nèi)完成該換流全過程的次數(shù)也就越多。</p><p>　　霍爾傳感器必須滿足以下兩個(gè)條件：&

36、lt;/p><p>　　①位置傳感器在一個(gè)電周期內(nèi)所產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)是不重復(fù)的，每一個(gè)開關(guān)狀態(tài)所占的電角度應(yīng)相等。</p><p>　　②位置傳感器在一個(gè)電周期內(nèi)所產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)數(shù)應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)數(shù)相對(duì)應(yīng)。</p><p>　　如果位置傳感器輸出的開關(guān)狀態(tài)能滿足以上條件，那么總可以通過一定的邏輯變換將位置傳感器的開關(guān)狀態(tài)與電動(dòng)機(jī)的換向狀態(tài)對(duì)應(yīng)起來，進(jìn)而完成換向。<

37、;/p><p>　　對(duì)于三相無刷直流電動(dòng)機(jī)，其位置傳感器的霍爾元件數(shù)是3 ，安裝位置應(yīng)當(dāng)間隔電角度，其輸出的信號(hào)Ha、Hb、Hc 。</p><p>　　2.2.4 位置傳感器應(yīng)用</p><p>　　位置檢測(cè)技術(shù)盡管千變?nèi)f化，但似乎是與其應(yīng)用領(lǐng)域契合得最好的技術(shù)，如圖2-11所示，一項(xiàng)近期的調(diào)查表明，有95%的被調(diào)查者表示，在未來的一年中他們將使用相同或更多數(shù)量的此類

38、傳感器，其中限位開關(guān)、電感式傳感器和安全開關(guān)是使用最多的，而視覺傳感器是增長最快的。</p><p>　　圖2-11 位置傳感器所占比例</p><p>　　霍耳傳感器正以其低廉的成本逐漸取代其它傳感器。雖然目前大部分使用的還是接觸型的傳感器，但總的發(fā)展趨勢(shì)是向無接觸傳感方向發(fā)展的。盡管與接觸型傳感器相比，無接觸型的價(jià)格稍高，但它卻具有環(huán)保、耐用、抗振動(dòng)、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)，并且向用戶提供質(zhì)保

39、期。其市場(chǎng)銷量仍呈增長的趨勢(shì)。在位置傳感器的應(yīng)用當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)控制占了52%；連續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)占了43%；批量過程生產(chǎn)占了37%；機(jī)器人設(shè)備占29%；工具定位占27%。在前10名之后，是包裝、材料處理、非連續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)、化學(xué)處理/過程、塑料產(chǎn)品生產(chǎn)和夾板裝載。</p><p>　　第2.3節(jié) 三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的換向原理</p><p>　　三相永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出信號(hào)Ha、Hb、H

40、c 在每電角度內(nèi)給出了6個(gè)代碼，按其順序排列，6個(gè)代碼是101、100、110、010、011、001。當(dāng)然，這一順序與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)，如果轉(zhuǎn)向反了，代碼的出現(xiàn)的順序也將倒過來。</p><p>　　圖2-12是三相永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的電子換相主回路，也就是由6只功率開關(guān)元件組成的三相H形橋式逆變電路。</p><p>　　圖2-12 無刷直流電動(dòng)機(jī)電子換相主回路</p>

41、;<p>　　圖2-13是三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的定子繞組的結(jié)構(gòu)示意圖，其中A-X表示與A相繞組軸線相正交的位置；B-Y表示與B相繞組軸線相正交的位置；C-Z表示與C相繞組軸線相正交的位置；顯然由A-X、B-Y、C-Z交叉形成6個(gè)的扇區(qū)，也就把圖2-13稱為“定子空間的扇區(qū)圖”?？梢酝ㄟ^以下途徑來分析直流無刷的換相過程：</p><p>　　圖2-13 定子空間的扇區(qū)圖</p><

42、p>　　“定子空間的扇區(qū)圖”中共有6 個(gè)扇區(qū)，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出信號(hào)順序也給出了6個(gè)代碼，事實(shí)上，這6個(gè)扇區(qū)和6個(gè)代碼是一一對(duì)應(yīng)的。也就是說，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位于每一個(gè)扇區(qū)內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出來的代碼是不變的，而一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)出了這個(gè)扇區(qū)，轉(zhuǎn)子位置傳感器就發(fā)出新的代碼，這一新代碼和轉(zhuǎn)子處于的新扇區(qū)相對(duì)應(yīng)。如圖2-14a所示，假定電動(dòng)機(jī)處于1號(hào)扇區(qū)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向也如圖所示，為了使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子能獲得連續(xù)的轉(zhuǎn)矩，定子磁場(chǎng)應(yīng)當(dāng)

43、與轉(zhuǎn)子垂直，這時(shí)，定子的磁場(chǎng)必須位于與B-Y線相重合的位置（B端為N極，Y端為S極）。定子的磁場(chǎng)是由定子電流產(chǎn)生的，定子電流的流向應(yīng)當(dāng)是：A相繞組的電流由A端流入，由X端流出；C相繞組的電流由Z端流入，由C端流出；B相繞組不通電。根據(jù)上面的分析，從圖2-12所示的三相直流無刷電動(dòng)機(jī)的電子換向其主回路中可以看出，這時(shí)應(yīng)當(dāng)是1號(hào)開關(guān)管和2號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷。</p><p>　　隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)

44、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)出1號(hào)扇區(qū)，進(jìn)入6號(hào)扇區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的代碼發(fā)生了改變，在邏輯電路的控制下，使得1號(hào)開關(guān)管和6號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷，這時(shí)定子電流的流向應(yīng)該是：A相繞組的電流由A端流入，由X端流出；B相繞組的電流由Y端流入，由B端流出；C相繞組不通電。這時(shí)定子磁場(chǎng)與C-Z軸重合（Z端為N極，C端為S極），與剛才的情況相比，定子磁場(chǎng)向前跨越了電角度。仍與轉(zhuǎn)子保持近于垂直的位置。如圖2-14b所示。</p><p

45、>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入5號(hào)扇區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的代碼又發(fā)生了改變，在邏輯電路的控制下，使得6號(hào)開關(guān)管和5號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷，這時(shí)定子電流的流向應(yīng)該是：A相繞組不通電；B相繞組的電流由Y端流入，由B端流出；C相繞組的電流由C端流入，由Z端流出。這時(shí)定子磁場(chǎng)與A-X軸重合（A端為N極，X端為S極），與剛才的情況相比，定子磁場(chǎng)又向前跨越了電角度。仍與轉(zhuǎn)子保持近于垂直的位置。如圖2-14c所示。</p><

46、;p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入4號(hào)扇區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的代碼又發(fā)生了改變，在邏輯電路的控制下，使得5號(hào)開關(guān)管和4號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷，這時(shí)定子電流的流向應(yīng)該是，A相繞組的電流由X端流入，由A端流出；B相繞組不通電；C相繞組的電流由C端流入，由Z端流出。這時(shí)定子磁場(chǎng)與B-Y軸重合（Y端為N極，B端為S極），與剛才的情況相比，定子磁場(chǎng)又向前跨越了電角度。仍與轉(zhuǎn)子保持近于垂直的位置。如圖2-14d所示。</p>&

47、lt;p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入3號(hào)扇區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的代碼又發(fā)生了改變，在邏輯電路的控制下，使得4號(hào)開關(guān)管和3號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷，這時(shí)定子電流的流向應(yīng)該是：A相繞組的電流由X端流入，由A端流出；B相繞組的電流由B端流入，由Y端流出；C相繞組不通電。這時(shí)定子磁場(chǎng)與C-Z軸重合（C端為N極，Z端為S極），與剛才的情況相比，定子磁場(chǎng)又向前跨越了電角度。仍與轉(zhuǎn)子保持近于垂直的位置。如圖2-14e所示。</p>

48、<p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入2號(hào)扇區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)子位置傳感器發(fā)出的代碼又發(fā)生了改變，在邏輯電路的控制下，使得3號(hào)開關(guān)管和2號(hào)開關(guān)管導(dǎo)通，其余的開關(guān)管都關(guān)斷，這時(shí)定子電流的流向應(yīng)該是：A相繞組不通電；B相繞組的電流由B端流入，由Y端流出；C相繞組的電流由Z端流入，由C端流出。這時(shí)定子磁場(chǎng)與A-X軸重合（X端為N極，A端為S極），與剛才的情況相比，定子磁場(chǎng)又向前跨越了電角度。仍與轉(zhuǎn)子保持近于垂直的位置。如圖2-14f所示。</p>

49、;<p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子再次進(jìn)入1號(hào)扇區(qū)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)，轉(zhuǎn)子和開關(guān)管按照上述的規(guī)律變化。</p><p>　　“定子空間的扇區(qū)圖”分析了三相無刷直流電動(dòng)機(jī)在電角度內(nèi)的換向過程，從上面的分析可以看出，定子的磁場(chǎng)是步進(jìn)式、跨越的前進(jìn)的，每步跨越電度角，而轉(zhuǎn)子是連續(xù)運(yùn)行的。</p><p>　　圖2-14 轉(zhuǎn)子位置與換向關(guān)系</p><p>　　第3章 基于M

50、C33035的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要介紹了無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，重點(diǎn)介紹了由Motorola 公司生產(chǎn)的用于控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的集成芯片MC33035和MC33039，對(duì)這兩個(gè)集成芯片的外觀、各個(gè)引腳的功能、工作方式及波形進(jìn)行了闡述。</p><p>　　第3.1節(jié) 常用的無刷直流電機(jī)控制方式</p><p>　　無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

51、，已遍及各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，其控制方法和運(yùn)行方式也五花八門，層出不窮，從一定意義上說，無刷直流電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)分支，除了不能采用變勵(lì)磁調(diào)速方法（因轉(zhuǎn)子磁極為永久磁鋼）外，其他一切直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方法均可應(yīng)用于控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。</p><p>　　前已指出，無刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一個(gè)由電動(dòng)機(jī)本體、功率管主電路及轉(zhuǎn)子位置傳感器等部分組成的閉環(huán)系統(tǒng)。為討論反方便，把功率管主電路和轉(zhuǎn)子磁鋼位置傳感器合并在

52、一起，稱之為電子換向器，其主要功能是保證電動(dòng)機(jī)定子繞組準(zhǔn)確換向，確保無刷直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，定轉(zhuǎn)子兩磁場(chǎng)始終保持基本垂直，以提高其運(yùn)行效率。</p><p>　　常用的電動(dòng)機(jī)控制主電路有三相半控電路、三相Y聯(lián)結(jié)全控電路、三相△聯(lián)結(jié)全控電路等。其中三相Y聯(lián)結(jié)全控電路的通電方式又分為兩兩通電、三三通電等通電方式；三相△聯(lián)結(jié)全控電路的通電方式也可分為兩兩通電、三三通電等通電方式。</p><p&

53、gt;　　有了主電路還不夠，要想對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，首先要對(duì)它的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確的測(cè)量，但多數(shù)直流無刷電動(dòng)機(jī)的容量都很小，一般不宜在其軸上安裝如測(cè)速發(fā)電機(jī)等測(cè)速裝置，通常就是利用轉(zhuǎn)子位置傳感器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來反映它的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，主要表現(xiàn)在它的運(yùn)算速度越來越快，各種功能越來越完善，而體積越來越小，價(jià)格日趨便宜，從而大大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制不斷

54、高速發(fā)展，應(yīng)用范圍已遍及各個(gè)領(lǐng)域。同樣在無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制中也扮演著重要的角色，單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的代表就在無刷電動(dòng)機(jī)的控制中發(fā)揮著重要作用。然而，有些工作只有單片機(jī)參與還是不能完全勝任，例如在無刷直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)速度控制系統(tǒng)中，微機(jī)要完成的任務(wù)很多，主要有（1）將來自直流無刷電動(dòng)機(jī)主電路的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行電流環(huán)的運(yùn)算處理；（2）將來自位置傳感器的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的速度信號(hào)，并進(jìn)行速度環(huán)的運(yùn)算處理；（3）完成無刷直流

55、電動(dòng)機(jī)的換相控制；（4）監(jiān)視用戶界面、進(jìn)行人際對(duì)話、故障診斷以及同上級(jí)計(jì)算機(jī)通訊聯(lián)系等多重任務(wù)的實(shí)時(shí)控制功能。而這些并不是通過單片機(jī)就能夠完全實(shí)現(xiàn)的，這就要求我們：（1）采用高性能的微機(jī)芯片，如DSP等；（2）或采用專用的集成芯片，比如Motorola公司的MC33033、MC33034、MC33035、MC33039，Philips公司的TDA5140、TDA5141、TDA5142等，下面本人就</p><p&g

56、t;　　第3.2節(jié) 基于專用芯片對(duì)無刷直流電機(jī)的控制</p><p>　　上一節(jié)討論了常用的無刷電機(jī)的控制，但是在很多情況下要采用專用集成芯片來對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，如 Motorola公司的MC33034、MC33035、Philips公司的TDA5140等，本節(jié)就討論基于芯片MC33035對(duì)無刷電機(jī)的控制，其中包括：MC33035芯片介紹，詳細(xì)闡述了各個(gè)引腳功能；MC33039電子測(cè)速計(jì)的應(yīng)用；以及MC33035與

57、MC33039配合使用對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制。</p><p>　　3.2.1 MC33035 芯片介紹</p><p>　　MC33035是MOTOROLA公司第二代無刷直流電動(dòng)機(jī)控制專用集成電路，外接功率開關(guān)器件和電子測(cè)速器MC33039，可構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)來控制三相(全波或半波)、兩相或四相無刷直流電機(jī)。它通過下側(cè)半橋輸出PWM對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速</p><p>

58、　　3.2.2 MC33035主要功能說明</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)子位置傳感器譯碼電路 該電路將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成六路驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)，三路頂端驅(qū)動(dòng)輸出和三路底端驅(qū)動(dòng)輸出，表3-1給出了三個(gè)傳感器信號(hào)（相差120°）與上三路和下三路驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)的邏輯關(guān)系。</p><p>　　（2）3腳轉(zhuǎn)向控制 當(dāng)引腳3的邏輯狀態(tài)改變時(shí)，傳感器信號(hào)在譯碼器內(nèi)將原來的邏輯狀態(tài)

59、改變成非，再經(jīng)譯碼后，得到反相序的換向輸出，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　（3）7腳起?？刂?當(dāng)7腳懸空時(shí)，內(nèi)部有40uA電源電流使驅(qū)動(dòng)輸出電路正常工作；當(dāng)7腳接地，三個(gè)頂端驅(qū)動(dòng)輸出開路(1狀態(tài)），三個(gè)底端驅(qū)動(dòng)輸出為低電平（0狀態(tài)），使電動(dòng)機(jī)失去勵(lì)磁而停車，同時(shí)故障信號(hào)輸出為零。</p><p>　　（4）23腳制動(dòng)控制 23腳懸空時(shí)為高電平（內(nèi)部電路保證），對(duì)電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)操作，

60、它使三個(gè)頂端驅(qū)動(dòng)輸出開路，三個(gè)底端驅(qū)動(dòng)輸出為高電平，外接逆變橋下側(cè)三個(gè)功率管開關(guān)導(dǎo)通，使得電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組對(duì)地短接，實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。制動(dòng)控制實(shí)物條件的，其他引腳都要服從。芯片內(nèi)部電路確保避免逆變橋上下開關(guān)出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的危險(xiǎn)。23腳接地時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖 3-1 MC33035芯片外觀</p><p>　　表3-1 邏輯關(guān)系圖</p><p>

61、　?。?）誤差放大器 該芯片內(nèi)部設(shè)有高性能、全補(bǔ)償?shù)恼`差放大器。在閉環(huán)速度控制時(shí)，該放大器的直流電壓增益為80dB，增益帶寬為0.6MHz，輸入共模電壓范圍從地到VREF（典型值為6.25V），可得到良好性能。 </p><p>　?。?）鋸齒波振蕩器 內(nèi)部振蕩器振蕩頻率由外接定時(shí)組件C和R決定。每個(gè)周期由基準(zhǔn)電壓（8腳）經(jīng)R向C充電，然后C上的電荷通過內(nèi)部一晶體管迅速放電而形成鋸齒波信號(hào)，其波峰和波谷分別為4

62、.1V 和1.5V。在本電路中，噪聲干擾并不是太嚴(yán)重，而過高頻率使場(chǎng)效應(yīng)管損耗嚴(yán)重，故采用的頻率比較低（6KHz）。</p><p>　?。?）脈寬調(diào)制器（PWM） 除非由于過電流或故障狀態(tài)使六個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出閉鎖，在正常情況下，誤差放大器，輸出與振蕩器輸出鋸齒波比較后，產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，控制三個(gè)下端驅(qū)動(dòng)輸出。改變輸出脈沖寬度，相當(dāng)于改變供給電動(dòng)機(jī)繞組的平均電壓，從而控制其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。</p>

63、<p>　?。?）電流限制控制 外接逆變橋經(jīng)電阻接地，做電流采樣。采樣電壓有9腳和15腳輸入至電流檢測(cè)比較器。比較器反相輸入端設(shè)置有100mV基準(zhǔn)電壓，作為電流限制基準(zhǔn)，在圖3-1中，在9腳輸入前用C做低通濾波，以避免由換相尖峰脈沖引起電流檢測(cè)誤操作。</p><p>　?。?）欠電壓保護(hù) 內(nèi)設(shè)欠電壓保護(hù)電路，在下列情況下關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出：本芯片17腳電壓不足、18腳電壓不足（典型值低于9.1V）及內(nèi)部

64、基準(zhǔn)電壓不足（典型值低于4.5V），以保證芯片內(nèi)部全部工作正常和向下端驅(qū)動(dòng)輸出提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓。</p><p>　?。?0）故障信號(hào)輸出 14腳是故障信號(hào)輸出端，表示下列情況之一：不正常的位置傳感器輸入狀態(tài)；電流檢測(cè)端輸入電流大于100mA；三種欠電壓之一；芯片內(nèi)部過熱，典型值超過170℃；使能端(7腳)為邏輯0狀態(tài)。</p><p>　?。?1）驅(qū)動(dòng)輸出 三個(gè)頂端驅(qū)動(dòng)輸出（1、2、

65、24腳）是集電極開路NPN型晶體管，吸入電流能力為50 mA，耐壓為40V。三個(gè)下端驅(qū)動(dòng)輸出（19、20、21腳）是推挽輸出，電流能力為100 mA。</p><p>　　表3-2 MC33035集成芯片各個(gè)引腳的功能</p><p>　　3.2.3 MC33039——電子測(cè)速器</p><p>　　MC33039也是Motorola公司為控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

66、而專門設(shè)計(jì)的集成電路芯片，它和MC33035一樣具有很高的集成度，是專門設(shè)計(jì)用來控制無刷直流閉環(huán)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的專用輔助芯片。可以起到一個(gè)調(diào)速計(jì)的作用，準(zhǔn)確地控制調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。它直接利用三相無數(shù)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器的三個(gè)方波輸出信號(hào)，經(jīng)F/V變換成正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓信號(hào)。</p><p>　　它的1、2、3腳接受位置傳感器三個(gè)信號(hào)，經(jīng)由滯后的緩沖電路，以抑制輸入噪聲。經(jīng)“或”運(yùn)算得到相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)每對(duì)極下六個(gè)

67、脈沖的信號(hào)，在經(jīng)由外接定時(shí)組件的單穩(wěn)態(tài)電路（R1，C1），從5腳輸出的信號(hào)占空比與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，其直流分量與轉(zhuǎn)速成正比。此信號(hào)在外接低通濾波器處理后（R2，C2）后，即可得到與轉(zhuǎn)速成正比的測(cè)速電壓。</p><p>　　盡管此芯片是專門為配合MC33035的無刷直流電動(dòng)機(jī)速度控制器，同樣在很多其他的電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中也具有很高的利用價(jià)值。它的芯片外觀如圖3-2所示 </p><p>　

68、　圖 3-2 MC33039芯片外觀</p><p>　　MC33039集成電路為無刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)速度控制提供了一種非常實(shí)用的方式，三個(gè)輸入端（，，分別為1，2，3腳），檢測(cè)著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器，每個(gè)傳感器信號(hào)都被精確的探知，在“SET”輸入端進(jìn)行“或”運(yùn)算，并使CT放電，在FOUT端（5腳）產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的與電壓成正比的輸出脈沖，此脈沖的寬度是由與6腳相連的CT和RT決定的。（腳4）是用在控制器與電機(jī)傳

69、感器不相兼容的場(chǎng)合。在一定溫度下，輸出脈沖的寬度VOH一般是恒定的，但會(huì)隨著8腳提供的VCC變化而變化。</p><p>　　3.2.4 MC33035對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制</p><p>　　基于MC33035的三相無刷直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)原理框圖如圖3-3所示</p><p>　　圖3-3 基于MC33035的三相無刷直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)速度調(diào)節(jié)控制

70、系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　在本系統(tǒng)中，MC33035為電動(dòng)機(jī)控制器，MC33039為電子測(cè)速器，位置傳感器的信號(hào)反饋到測(cè)速電路，測(cè)速電路經(jīng)F/V變換，將位置傳感器的輸出信號(hào)變換成為正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓信號(hào)，經(jīng)主控電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)精確控制；位置傳感器反饋信號(hào)經(jīng)主控電路譯碼成六路驅(qū)動(dòng)輸出，控制逆變橋電路的正常工作；在本系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的三相繞組為Y型連接，逆變橋電路工作在全控橋兩兩通電方式。</p>

71、<p>　　如果只用MC33035芯片只能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)速度控制，要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，MC33035需要一個(gè)正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋電壓，傳統(tǒng)的方式是用一個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)來獲得這個(gè)反饋電壓，而在這里，我們通過使用集成芯片MC33039，如圖3-4所示：從MC33035的8腳獲得一個(gè)值為6.25V的參考電壓，用來產(chǎn)生所需要的反饋電壓，這個(gè)反饋電壓的獲得完全不需要傳統(tǒng)的昂貴的轉(zhuǎn)速計(jì)。被MC33035所利用的霍爾位置傳感器同樣被MC33

72、039所利用，每個(gè)霍爾傳感器信號(hào)都會(huì)使MC33039產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖，脈沖的寬度和時(shí)間由R1和C1決定，MC33039的5腳將所得信號(hào)整合輸出到MC33035的誤差放大器，產(chǎn)生一個(gè)正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓信號(hào)，這個(gè)反饋電壓確定了MC33035第3腳的PWM水平，從而進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制，MC33035驅(qū)動(dòng)了三相橋式連接的MOSFET，電平的變化決定了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、換向。圖3-5所示的無刷電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)霍爾傳感器的電角度為120/24

73、0度，它可以很容易的改變霍爾傳感器，使霍爾傳感器的工作電角度變?yōu)?0/300度，僅僅需要將與MC33035的22腳相連的開關(guān)斷開即可。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)</p><p>　　第3.3節(jié) 基于無刷電機(jī)的外圍器件的功能</p><p>　　如圖3-4 所示的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器電路中，涉及到很多外圍器件，先將主要元器件的功能說明如下：</p><p>　　（1）R1，C1這兩個(gè)

74、組件的選擇要依據(jù)電動(dòng)機(jī)極數(shù)和電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速來確定。</p><p>　　（2）R4，C3這兩個(gè)組件跟R1，C1一樣，構(gòu)成另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路。這個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路是利用電容C3充放電來產(chǎn)生鋸齒波的，鋸齒波的頻率一般為5～20kHz，確定鋸齒波頻率的原則是既要能抑制雜波的干擾，又要不影響功率管的效率。</p><p>　?。?）R2,C2這兩個(gè)組件構(gòu)成一個(gè)低通濾波電路，主要作用是把方波脈沖的直流成分取

75、出來。</p><p>　?。?）R18、R19、R20這三個(gè)電阻主要是為了限制電動(dòng)機(jī)的電流，C7是濾波電容。</p><p>　?。?）R22電位器，以提供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制所需要的輸入電壓。</p><p>　?。?）R17、C8實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的暫時(shí)鎖定。</p><p>　?。?）開關(guān)：如圖3-4所示電路中，S1(close loop)，選擇

76、電路開環(huán)或閉環(huán)的工作方式；S2(Brake),緊急剎車開關(guān)，用在電路在必需的時(shí)候關(guān)斷；S3（霍爾角度選擇），用來選擇電路工作在60度或120度的電度角；S4（F/R），用來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向；S5，控制電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行還是自有停車；S6，故障暫時(shí)鎖定開關(guān)；當(dāng)電路通電之后，電動(dòng)機(jī)若要正常工作，首先開關(guān)S5要斷開為MC33035的7腳提供高電平，S2、S3閉合選擇電路工作電角度，S6要斷開，電動(dòng)機(jī)就可以進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，在運(yùn)行過程中，若想改變電動(dòng)

77、機(jī)的轉(zhuǎn)向，只需改變開關(guān)S4的開合狀態(tài)，要想電動(dòng)機(jī)工作在閉環(huán)狀態(tài)，只需將開關(guān)S1閉合即可；電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，將開關(guān)S5閉合即可控制電機(jī)自由停車。</p><p>　　圖3-4 基于MC33035、MC33039的無刷直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)速度控制電路</p><p>　　第3.4節(jié) 實(shí)驗(yàn)裝置儀器</p><p>　　此次實(shí)驗(yàn)用了圖3-6實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，我們還

78、在電機(jī)上放了一張紙，以此來觀察它的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　圖3-6實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖</p><p><b>　　第4章 結(jié)論</b></p><p>　　基于MC33035的直流無刷電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有電路簡單，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)機(jī)控制精度要求不太高，功率要求不太大的情況下廣泛應(yīng)用。</p>&

79、lt;p>　　在國民經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的今天，微小功率范疇直流無刷電動(dòng)機(jī)是發(fā)展較快的新型電機(jī)，由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需要各自獨(dú)特的直流無刷電動(dòng)機(jī)，所以直流無刷電動(dòng)機(jī)的類型較多。大體上有計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器以及VCD、DVD、CD主軸驅(qū)動(dòng)用扁平式無鐵心電機(jī)結(jié)構(gòu)，小型通風(fēng)機(jī)用外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)，家電用多極磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)，電動(dòng)自行車用多極、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)等等。上述直流無刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本身和電路均成一體，使用十分方便，它的產(chǎn)量也非常大。為了滿足大批量、低成本

80、的市場(chǎng)需要，直流無刷電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)必須要形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，直流無刷電動(dòng)機(jī)是一種高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)。同時(shí)，我們應(yīng)該考慮到市場(chǎng)也在不斷地發(fā)展，如家用空調(diào)用電機(jī)正由3A轉(zhuǎn)向3D，需要大量的中小功率的直流無刷直流電動(dòng)機(jī)，研究和開發(fā)中小功率的直流無刷電動(dòng)機(jī)也成當(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　按照?qǐng)D3-5制作出來的硬件電路，還只能通過人工操作，控制各個(gè)開關(guān)的閉合與關(guān)斷，來決定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)然 ，我們可通過其他方式，進(jìn)

81、一步改善此無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制器，我們可以通過給電路加上單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制器的自動(dòng)運(yùn)行，我們還可以為電路加上數(shù)碼顯示管，通過單片機(jī)系統(tǒng)將速度的大小以數(shù)碼的形式直觀地呈現(xiàn)在人們眼前，從而可以更加方便快捷的控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。</p><p>　　以上的內(nèi)容，討論了無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制原理和方法，但是電動(dòng)機(jī)中的位置傳感器，增加了電動(dòng)機(jī)的成本和制造難度，在某種意義上來說也降低了運(yùn)行的可靠性。近來無位置傳感器的無刷直流電

82、動(dòng)機(jī)已經(jīng)引起人們的高度重視，盡管無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制原理和控制電路稍復(fù)雜些，但總體結(jié)構(gòu)大為簡化了，制造難度也降低了。因此在不久的將來，相信在電動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)又會(huì)有一次新的飛躍吧。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1，譚建成．電機(jī)控制專用集成電路．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．</p><p>　　2，康華光．電子

83、技術(shù)基礎(chǔ)．高等教育出版社．</p><p>　　3，張?。绷鳠o刷電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．</p><p>　　4，MC33O35DA rA MANUAL．MOTOROLA．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　短暫的四年時(shí)光一晃就過去了，這四年是我一生的財(cái)富。大學(xué)不僅使

84、我學(xué)到了很多理論知識(shí)，也鍛煉了我的自學(xué)能力，更學(xué)會(huì)了怎么去處理人際關(guān)系，我為我是xx大學(xué)的一名學(xué)生而感到驕傲。</p><p>　　通過四年的努力學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多理論知識(shí)，為本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文的創(chuàng)作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，學(xué)校給我們提供了很好的硬件措施，圖書館大量的文獻(xiàn)資料也為本次實(shí)驗(yàn)提供了充分的資源，使得論文可以圓滿完成。</p><p>　　這次的大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)是四年來學(xué)習(xí)的總結(jié)，對(duì)書本

85、知識(shí)等有了一個(gè)很好的回顧，實(shí)際操作能力得到了全面的提高。更重要的是，培養(yǎng)了本人獨(dú)立解決問題、參考查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的能力，為以后的學(xué)習(xí)、工作積累了一筆寶貴的財(cái)富。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中xx老師盡心盡力，對(duì)我們進(jìn)行了精心的指導(dǎo)，給了我莫大的幫助。xx老師根據(jù)我們論文的特點(diǎn)，給每個(gè)人安排了不同的任務(wù)，使我們能及時(shí)糾正錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，減去了很多不必要的麻煩，也大大的節(jié)省了時(shí)間，。在此向xx老師表示我內(nèi)心深處最誠摯