电机控制中常见的硬件问题(二)
  • 发布时间:2020-03-06 20:41:42
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本文讨论的内容有以下几个方面:tBI西莫网
1. 单相直流无刷电机分立驱动问题请教!tBI西莫网
2. 求助电机驱动板的问题,单片机无故烧掉tBI西莫网
3. 用过IR2130驱动芯片的大侠们,请帮帮忙tBI西莫网
论坛回复tBI西莫网
第一个问题“单相直流无刷电机分离驱动问题请教”讨论如下:tBI西莫网
0 llm_bomtBI西莫网
各现在手上有一个小项目,小冰箱用单相直流无刷风扇电机,36V直流,2W,转速为2000rpm,单相无需调速,由于受成本限制,不能采用驱动芯片形式,只能采取分立元件驱动,网上找了好多天,但资料很少;tBI西莫网
目前方案:霍尔IC+H桥驱动(分立元件搭建)tBI西莫网
问题:1)如何设计H桥才能保证桥臂不直通;tBI西莫网
        2)如何用霍尔元件信号驱动H桥工作;tBI西莫网
    肯请论坛的高手指点下啊,本人小菜鸟一只!tBI西莫网
H桥想采用网上找到的一些经典电路如:(如何用霍尔信号驱动该H桥,才能保证既能够工作又没用桥臂直通现象)。
论坛回复tBI西莫网
1 gyc198215tBI西莫网
ROHM公司,东芝有现在的片子,自己找一下。tBI西莫网
2 llm_bomtBI西莫网
    能用ROHM现成的集成驱动IC当然好,省去好多事情,但我查了下,有几个问题;tBI西莫网
1.目前ROHM驱动最高的芯片电压为30V(实际为2.4~28V),但我的电机至少35V以上,否则就要改电机参数;tBI西莫网
2.最大的问题在于成本,手上的样机就是用集成元件搭的驱动,如果用集成的IC成本应该就高了,那就没得搞了!tBI西莫网
MOSFET驱动这部分电路通过这几天的学习理解了一些。tBI西莫网
问题是1.如何把霍尔IC的信号(周期方波)变换成四路(两两相同)之间具有一定延时的驱动控制信号;tBI西莫网
      2.供电模块设计,要处理霍尔IC供电电压,以及上,下桥臂MOSFET的驱动电压之间转换问题;tBI西莫网
        一定要用MOS管搭桥电路么,用双极性管可以么?tBI西莫网
    打酱油的、买咸菜的,额滴神呐!给点提示,救救我这个小菜鸟吧!tBI西莫网
3 badulangzitBI西莫网
1,hall sensor 只要一个就可以,用集成的3端hall IC比较省事。tBI西莫网
2,hall sensor 输出信号直接当作一个输出信号,然后用一个反相器将该信号反向,这个信号和hall sensor 输出信号就是一对对称输出的信号了。tBI西莫网
3,将2步中所说的对称信号分别加一个RC延时电路,同时反并联二极管在R上,RC参数根据需要调整,电路的关键是,输入(也就是对称输入)信号为高的时候,延时电路起作用,而输入信号变低后,反并联的二极管对C迅速放电。tBI西莫网
4,在3步所说的2路RC后面,各放一个滞环比较器,其后接H桥各管的门极驱动就可以了。tBI西莫网
以上供你参考!tBI西莫网
4 llm_bomtBI西莫网
    谢谢你提供了一个清晰的思路,有几个不明白的地方,请指教!tBI西莫网
1)RC电路时为了制造不同的延迟时间,防止桥臂直通,电阻R上并联二极管起什么作用呢?tBI西莫网
2)滞环比较器是什么概念,我现在是在2路RC后边加了个多路施密特触发器,对RC不规则的波形整形成方波,不知道是否可以这样做?tBI西莫网
谢谢!tBI西莫网
5 badulangzitBI西莫网
第一点,R上反并联二极管是为了在输入拉低的情况下,给C迅速放电。也就是实现先关断后导通的关键。tBI西莫网
第二点,施密特就是滞缓的特定应用方式,可以使用的。tBI西莫网
6 llm_bomtBI西莫网
大体上明白你说的意思了,还有个问题请教:我现在用的是集成施密特触发器,6路的!现在只用了两路,资源严重浪费!想在这个电路基础上加入刹车模块和过流保护模块。tBI西莫网
我想当切断电源时让下桥臂同时导通是否能起到刹车作用,如果能该如何实现呢,过流保护该如何设计?tBI西莫网
请高手指点迷津!谢谢tBI西莫网
7 badulangzitBI西莫网
能起到刹车作用,问题是你的刹车信号来自哪里,是个什么样的信号? 还要注意器件的承受能力及发热等问题。过流保护的问题——取决于你希望付出的成本,最简单而且低成本的方案就是下桥臂与公共地之间串电阻,然后取样电阻上的电压放大比较,用这个信号锁定门极驱动。tBI西莫网
8 llm_bomtBI西莫网
我这个电机很小,电机用在小家电上边,功率只有2W左右,请问有加过流和温度保护电路的必要么?还有电机的电压为36V,用晶体管搭全桥驱动,晶体管的VCE0选择耐压为80V,请问是否过低?tBI西莫网
明天我把电路图抄回来请帮我看看!tBI西莫网
谢谢!tBI西莫网
9 zzyzyzh123tBI西莫网
楼主,真的是太巧了,我也是做小家电的,昨天也接了个项目做直流无刷,电机类型应该该和你一样的,不过我是要用PIC16F716写程序,要调速度的。你的那个H桥,我们用的是PIC的4427芯片,不知道你看过这个芯片的DATASHEET没有,里面的H桥的一边,上面是一个P沟道的MOS管,下面是一个N沟道的MOS管,那个MOS管的G极是连在一起的,这样一次只会有一个管子导通,这样你也只需要控制2个I/O口了,这多简单啊。桥臂直通现象不可能发生。tBI西莫网
    还有一个问题,你怎么没加保护二极管啊,我们经理专门强调要加的。还是你的MOS管本来就有寄生的,小MOS管应该不会有的啊。我也新手,贴下图,给我看看。tBI西莫网
10 llm_bomtBI西莫网
第一次上传图片,看看能不能看清楚,请大家给评审下,原理图是否有问题,欢迎来找茬哈!tBI西莫网
谢谢badulangzi 的指点!tBI西莫网
    H桥驱动电路是在网上剽窃来的,参数还没选!其中施密特选的是集成的6路输入输出,很浪费,请问有没有4路集成施密特?PNP和NPN都选80V耐压的!不知道我这么做和zzyzyzh123 的方案成本能差多少钱?这种小家电成本是根本!
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11 gyc198215tBI西莫网
    低压电机多为12V 24V 48V,居多,你这个电机似乎不是很好的选择。你选24V以下一样可以达到要求,且多数成本可以省掉,除非你的供电是这样子。tBI西莫网
12 llm_bomtBI西莫网
供电系统为230VAC,经整流滤波到36V,因为受到客户结构限制,电机要能做到36V,如果做到24V可以省掉哪些成本?能否举例说明,另外这个电路图有什么错误没有,请看看!tBI西莫网
13 badulangzitBI西莫网
    两个小建议:tBI西莫网
1,NPN的管子,建议E极直接接地。tBI西莫网
2,施密特用运放来实现,方便参数调整,而且一个双运放对整个电路都够了,LM358才几毛钱。tBI西莫网
关于保护的问题:取决于实际应用。tBI西莫网
14 zzyzyzh123tBI西莫网
楼主 ,前天就 看了你的原理图,工作太忙了,今天去把我那个板的原理图抄了出来,就是纯粹硬件的方法实现的,在你的图的基础上改了。我用的电机是在12V,带负载电流1A左右,不带就几百毫安。用的几个管子都是三极管是B722和D882,2个IO口是由霍尔传感器直接产生的互补的波形,4个电阻都是470欧,看样子不是碳膜的,没剪开看。传感器的型号是AH277A-G1,4个脚,VCC,GND和2个互补的触发波形。我觉得硬件的很巧妙,完全解决了桥臂导通的情况,导通延时,关断迅速。之前我告诉你的该方法是我用单片机实现的硬件,用的我们公司的常用芯片PIC的4427(4424没有,囧),写程序做延时很容易,觉得硬件实现的很巧妙,连延时都不用自己实现了。这个原理图和我们电磁炉风扇用的直流无刷电机的原理图是一样的(我同事说的,我自己没拆过,我的这个图是抄的 TTI 提供给我们公司的硬件实现的无刷电机,应该是批量过的成熟电路)。
15 zzyzyzh123tBI西莫网
    于图太大了,有一部分没有显示出来,楼主点开看就能看到了。还有右上的那个PNP的管子画反了,你自己颠倒一下,我刚刚也没仔细看。说一说我遇到的问题把,我用的是PWM脉冲驱动的,所以我上面原理图的问题就显示的尤其突出了。右边始终不驱动,左边用PWM,驱动时因为三极管不能马上导通,会出现短暂的桥臂直通现象,如果不是PWM可以忽视,因为大几MS到几十MS一次的几十US的桥臂直通不会让管子发热太大,也不会坏。但是PWM就不行了。最后是采用楼主最上面的原理图,只是去掉了所有的驱动电路,必要时也只加一个三极管驱动。4个管子都送信号驱动,一定时间内3个管子送电平,另外一个送PWM。样板发出去了,还没回来,准备是2个PWM的管子用MOS管,2个电平的管子用三极管,这是经理觉得的。不过我觉得都可以用三极管。因为之前的原理图,驱动点的波形很正,只是原理图的设计问题导致桥直通。周3板子回来,再写程序做实验。tBI西莫网
16 llm_bomtBI西莫网
    我这个方案是不带调速的,至于你说的不是很理解!12V低压电机控制芯片很多,单相电机三洋的芯片可以,而且应该不用考虑直通问题,芯片内部已经做好了!如果直通的话我觉得调一下延时电容和电阻是不是会好一点,可能两路驱动信号延时区间做的小了!另外驱动电路我做了点修改,上边(第二个)驱动电路起不到延时作用!等物料回来了调试就会发现问题,现在理论的没啥用!tBI西莫网
    欢迎大家来分享!tBI西莫网
17 sdgcytBI西莫网
但是我觉得第一个三极管H桥电路会出问题,就是直通的问题。tBI西莫网
18 llm_bomtBI西莫网
传一个最后用的H桥电路,其中的三极管放大倍数尽可能选大一点,否则管子的压降会很大,引起发热,也影响效率!
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tBI西莫网
19 flyingfordtBI西莫网
又求助,还有回应,不错的人。最后的结果如何了呢?试验成功了吗?tBI西莫网
20 llm_bomtBI西莫网
后来在一个经验丰富的工程师帮助下OK了!tBI西莫网
21 sbukqtBI西莫网
请问楼主,你的风扇的起动电压要求多少V?你可以找台湾的IC厂家,你的电流,转速低只要一颗IC及保护电路即可。你可在网上搜下散热风扇IC。tBI西莫网
22 vincan88tBI西莫网
    用四个三极管代替MOS管试验成功了么?如果可以我也改成三极管,感谢先。tBI西莫网
23 llm_bomtBI西莫网
电机是低压单相直流电机,不需要调速,不用IC这么浪费。用三极管是可以的,但需注意管子参数选择,电机功率也不能太大,我的电机只有几瓦,电流是mA级的。tBI西莫网
第二个问题“求助电机驱动板的问题,单片机无故烧毁”讨论如下:tBI西莫网
24 铺子2918tBI西莫网
各位大虾好,最近刚接触电机,在测试一块BLDC电机的驱动板,刚开始测得时候加了高压,电机能正常转动,但测试上下桥IGBT的驱动波形有上桥或下桥3个IGBT同时导通的现象,一般不是两两导通或三三导通吗?这么会有这样控制的呢?更郁闷的是后面的测试,当时不供220V电压,只给15V直流电压,想测试一下单片机的信号,刚接上,驱动板上5V电源网络就短路了。后来查出竟然是单片机坏掉了,单片机的5V电源与地连通了。请教各位大虾,这是怎么回事啊。。。。,哎,好郁闷吖。。。。tBI西莫网
25 bauhiniatBI西莫网
你查查线路的问题。有些也不见得是原理性问题。120度导通方式应该不会出现桥臂直通;180度导通要加死区时间。tBI西莫网
26 铺子2918tBI西莫网
回复 25 bauhinia 桥臂直通倒没有,只是有上桥都导通的同时下桥都截止,或者下桥都导通的同时上桥都截止的现象。tBI西莫网
27 bauhiniatBI西莫网
    回复 26 铺子2918 对一下每路驱动信号,看是否有问题。tBI西莫网
28 铺子2918tBI西莫网
现在板子控制芯片也烧坏了,不知道咋就烧短路了。当时测的时候,电机能正常工作,并且是刚拆下来的,驱动信号应该没有问题。是不是还有其他的驱动方式呢。tBI西莫网
29 archdeviltBI西莫网
     测试上下桥IGBT的驱动波形有上桥或下桥3个IGBT同时导通的现象?如果上桥三个都导通,此时下桥肯定有个桥臂导通,那不就直通了吗?是描述有问题?tBI西莫网
30 铺子2918tBI西莫网
回复 29 archdevil 下桥没有导通呀,如果有的话,那不就短路了吗?但是电机能正常转。。。
31 archdeviltBI西莫网
    这波形像svpwm的输出驱动波形啊。tBI西莫网
32 铺子2918tBI西莫网
回复 31 archdevil 真的吗。。。。。,第一次接触这个,也没看过SVPWM是啥样。
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33 wangj0012tBI西莫网
    正确的波形知道吗,先脱开功率板调波形,波形对了再上功率板,你的波形是错的。tBI西莫网
34 铺子2918tBI西莫网
通道1、2、3为下桥,通道4为上桥:
第三个问题“用过IR2130驱动芯片的大侠们,请帮忙”讨论如下:tBI西莫网
36 lovexiao3385tBI西莫网
小弟初次用这个芯片,在实验板搭了个简单电路图如上:tBI西莫网
     HIN1引脚输入低电平,HIN2引脚输入高电平,HIN3引脚输入高电平,LIN1引脚输入高电平,LIN2引脚输入低电平,LIN1引脚输入高电平,ITRIP、CA-、CAO、VSS、VSO都接地(由于占时不需要过流保护),VB1、VS1、VB2、VS2、VB3、VS3都接的典型的自举电路(电路中并没有接功率管),按道理HO1的输出应该大于VS1的输出12伏左右,LO2输出12伏左右,但用万用表测量VB1输出13伏左右、VS1输出5V伏左右、HO1输出5V左右,而LO2能够正常输出12伏的电压,经过多天考虑,不能找出原因,请大家帮帮忙!!小弟在这里先谢谢啦!
37 amypetertBI西莫网
    我用过IR2103的。有上桥驱动有锁死问题,锁死:当上桥的自举电容电压跌到莫个值时,输出电压变得不可控。即使泵升电压再上升到15V也没有用。不知道你的问题是否是这。tBI西莫网
38 zhangzhen75tBI西莫网
电容过大,种类不对,用陶瓷电容或钽电容 0.47u以下慢慢试试。tBI西莫网
39 SZAYYtBI西莫网
先要预充电。tBI西莫网
40 wjdysutBI西莫网
    如果只是单纯的测试驱动电路而不连主电路,上桥臂的三路是不会有输出的,因为不能形成回路,没办法完成电容的充电,一定要接到主电路上测试。而且三个钳位二极管最好用快恢复二极管,防止反向回复时间过长,导致电容电荷泄露。tBI西莫网
41 zhangzhen75tBI西莫网
没接功率管自举电容器没法充电。接全了在试验。tBI西莫网
42 awaraxavtBI西莫网
    回复 40 wjdysu 我也遇到了类似这种问题,请教下您,在仅仅为了测试驱动电路时,没有连主电路,下桥臂(LO)波形正确,但上桥臂(HO)确实是没有输出,但这时候FAULT变低了,这说明过流或者欠压。这种情况是正常的吗,还是说电路有其他问题??tBI西莫网
43 zzyzyzh123tBI西莫网
回复40 wjdysu 说的很有道理!tBI西莫网
44 zzyzyzh123 tBI西莫网
    回复39 SZAYY 如果你接了电机并且电机2相之间的电阻比较大有几十欧并且你上下桥臂是互补PWM,或者是下桥PWM上桥导通,那么你就一定要所有的下桥开一段时间再工作就是39楼说的那样的.tBI西莫网
45 zzyzyzh123tBI西莫网
回复41 zhangzhen75 说的没有道理,这个电容我们一般取4.7UF到47UF,0.47太小了根本不行。说的要你接全电路。。如果你电路都没有接全,你自举是怎么举的,最起码要接两个电阻嘛。。。tBI西莫网
46 虫虫好tBI西莫网
回复45 zzyzyzh123 你好我用的也是2132,当我对AB通电 pwm1和4  高有效 这样电机可以转,但是栅极驱动信号不稳定,然后我改成了pwm1和4 高有效  pwm2 低有效 ,利用pwm1断开的时候可以对自举电容充电  但是 一接上电机  fault 就拉低了  无输出,如果不接电机 输出很稳定 自举电容1uf 4148的管子 mosfet栅极电阻47,下午 有实验了个自举10uf  还是不中 不带电机 有输出  带上over,fault拉低    itrip 一直为低,只能莫非是自举欠压了,可是我如果只对pwm1,4高有效的话 pwm2强制为无效 这一状态持续2.5ms 都可以 fault不拉低 只是驱动波形比较差。实验  pwm1和4  高有效  pwm2 低有效  类似于这种设置 设置了5个换向状态 另外一个没有互补输出 电机偶尔转  但是fault 不拉低了。tBI西莫网
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执行采编:18201975434
附注:以上内容均摘自西莫电机论坛,在保留作者原意的基础上选择整理,如作者有异议,请与编辑部联系。tBI西莫网
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编辑寄语:tBI西莫网
  本讨论帖从分立器件搭建预驱电路提问开始,通过大家的不断讨论,逐渐开始了解预驱电路的原理和一些需要注意的事项,其中还有很多在设计电路过程中常犯的错误,对于让大家更详细的了解驱动电路有一定帮助。值得一提的是,在高度集成化的今天,虽然预驱芯片已经做的性价比很高了,但是还有很多对成本要求很高的场合需要用电阻电容和三极管等搭建预驱电路(比如电动自行车控制器、电扳手控制器等),而且从原理角度来说,高度集成的驱动芯片本质也是由这些元器件搭建而成,更了解原理也让我们在发现控制器输出不正常的时候,快速定位问题。由于篇幅有限,本帖整理的内容有限,更多预驱相关讨论请大家关注“电机控制中常见的硬件问题(三)”,也更欢迎大家根据本帖给出的论坛原贴地址,去论坛与大家更深入的讨论,西莫希望听到你们更多人的声音。tBI西莫网
 tBI西莫网
技术队长标准答案专家视角:tBI西莫网
  1 这是一篇关于小电机驱动控制硬件电路方面的文章,文章虽不算太长,但讨论的内容却是干货满满,相信对从事小电机控制电路,特别是分立元件控制电路设计的人员,一定也会收获满满。tBI西莫网
  2 文章采编得很好,问题的分类和编辑层次分明,讨论热烈,结果明朗。感谢小编的辛勤劳动。tBI西莫网
  3 在控制硬件电路集成化趋势的大背景下,分立元件电路似乎有过时的趋势。但分立元件电路也并不是一无是处,一是分立元件电路仍然具有成本优势;二是采用分立元件设计硬件电路,而且只通过硬件电路不借助软件实现电机控制,可以清楚地看出电路的原理和电机控制原理,也更能考验设计人员的基本功。即使是从事集成芯片硬件电路设计和软件设计的人员也有重要参考意义。由于现在多用集成芯片做硬件加之软件实现控制功能,这种只通过用分立元件硬件实现控制的文章显得更加弥足珍贵。
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