【正文】 :D:\畢業(yè)設(shè)計(jì)\mc51直流調(diào)速修正版.DDBDrawn By:Vin3A D J1Vout2U2LM337Vin1G N D2+5V3U3LM7805CTVin2G N D15V3U4LM7905CTC31uF1uFC9470uFC111uFC10470uFC121uFR3300R4300C510uFC610uFC7470UFC8470UFR11KR21Kkt110Kkt210KB2123J1CON3D1DD2DD4D D3DC13300uFC23300uFL2LEDL1LED12345J2CON5Vin3A D J1+Vout2U1LM317T 附錄 C 元件清單 35 標(biāo)號(hào) 型號(hào) 標(biāo)號(hào) 型號(hào) 標(biāo)號(hào) 型號(hào) 標(biāo)號(hào) 型號(hào) J4 +220v R32 47K R34 47K X1 12M J1 220v R31 47K K2 K2 C2 30P C7 JP81 74LS04 K3 K3 C1 30P C8 JP82 74LS08 K4 K4 R33 47K E9 E3 D22 R19 100 U021 MC7815 U3 IR2110 D21 R17 100 U6 PC817 U4 IR2110 R6 1K E1 100uF/16V U5 PC817 U2 LM337 R14 1K C4 103 L1 POWER U3 LM7805CT R10 1K C3 103 Q9 TL431 U4 LM7905CT R12 1K E7 104 U01 tlp250 K1 K1 R15 1K E5 104 U02 tlp250 D18 10v R13 1K E13 104 C3 D9 10v R11 1K E11 104 C4 D7 IN4007 R8 1K C6 104 C11 D8 IN4007 R9 1K C5 104 C12 L1 LED R26 1k E17 470uF/25V R2 1K U1 LM317T R20 1k E16 470uF/25V R1 1K R21 1k R35 780k kt1 10K R30 1k IC1 1760 kt2 10K R25 1k Q7 9012 C5 10uF E10 1u/50v Q6 9012 C6 10uF E6 1u/50v Q8 9012 R4 300 E12 1u/50v Q5 9012 R3 300 E4 1u/50v U1 ST89S51 C8 470UF R1 J14 CON2 C7 470UF E2 Q4 FGA25N120 C9 470uF R4 Q1 FGA25N120 C10 470uF R5 Q2 FGA25N120 C2 3300uF R2 Q3 FGA25N120 C1 3300uF R3 D13 FR107 B2 R36 D5 FR107 J1 CON3 R23 10k D20 FR307 J2 CON5 R24 10k D12 FR307 D4 D R28 10k D11 FR307 D3 D R27 10k D19 FR307 D1 D D10 10v D15 IN4007 D2 D D17 10v D16 IN4007 L2 LED 36 內(nèi)部資料 請(qǐng)勿外傳 項(xiàng) 目 經(jīng) 理項(xiàng) 目 副 經(jīng) 理 項(xiàng) 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測(cè)試驗(yàn)室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測(cè) 試 驗(yàn) 室現(xiàn) 場(chǎng) 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 9JWKf wvGt YM*Jgamp。整個(gè)系統(tǒng)利用 51 單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生10K 左右的 PWM 脈沖，通過帶有功率驅(qū)動(dòng)作用的 TLP250 光耦實(shí)現(xiàn)控制單元與驅(qū)動(dòng)單元的強(qiáng)弱電隔離，采用 2 片 IGBT 和 MOSFET 等一類電壓型功率開關(guān)管專用驅(qū)動(dòng)芯片 IR2110，驅(qū)動(dòng)IGBT— FGA25N120 構(gòu)成的 H 橋電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速，利用 TL43線性光耦 PC817和 AD0832構(gòu)成的電壓采集單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平，為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用提供可能。 case 6:if(Pro_High0) Pro_High。 case 2: if(Pro_High=990) Pro_High=Pro_High+10。 if (Pro_Count=Pro_High) 輸出高電平 Pwm_Out=0。 綜合兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)采用方案二。再利用 LM780 LM7905 三端穩(wěn)壓芯片即可形成一個(gè) ~18V可調(diào)和 5V固定輸出的穩(wěn)壓電源。其穩(wěn)壓原理為：當(dāng) UO 上升時(shí)，取樣電壓 REFU 也隨之升高，使 REFU refU ，比較器輸出高電平，使 VT 導(dǎo)通， UO 開始下降。 圖 310 PC817 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，半導(dǎo)體二極管發(fā)出光線，照射在半導(dǎo)體光敏晶體管上，光敏晶體管接受光線后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電 光 電”的轉(zhuǎn)換。因?yàn)橄到y(tǒng)的主電路電壓均為高電壓、大電流，而控制單元為弱電壓，弱電流，所以它們之間必須采取光電隔離措施，以提高系統(tǒng)抗干擾措施，綜合考慮決定采用帶光電隔離的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片 TLP如果正負(fù)脈沖相等時(shí)電樞電壓為零，電機(jī)停轉(zhuǎn)。如圖 37 所示，四個(gè)電力晶體管 IGBT 和四個(gè)續(xù)流二級(jí)管 FR307 構(gòu)成了 H橋驅(qū)動(dòng)電路。這就是 IR2110 的自舉電路原理。用于接輸出級(jí)電源正極，且通過一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳 2。 15 圖 34IR2110 與 IGBT 布局圖 IR2110 功率驅(qū)動(dòng)介紹 IR2100 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及管腳說明 IR2110 是 IR 公司生產(chǎn)的高壓 ,高速的功率 MOSFET， IGBT 專用驅(qū)動(dòng)芯片，具有獨(dú)立的高、低端輸出雙通道。為了防止 utd/d 造成的誤觸發(fā)，本設(shè)計(jì)在柵 射極間加旁路保護(hù)電阻 10k 的 R2 R2 R2 R28，有效的防止 IGBT 的損壞。在正常狀態(tài)下， IGBT 開通的時(shí)間越短，開通損耗也越小。 在本設(shè)計(jì)中（圖 32）， IR2110 的自舉電容采用了兩個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。 二、雖然從目前的制作工藝水平可以使電力電子半導(dǎo)體開關(guān)器件的頻率做得很高，但是器件的導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)候仍然會(huì)占用一段極短的時(shí)間， PWM 控制信號(hào)消失的瞬間并不意味著功率開關(guān)管就真正會(huì)關(guān)斷。 綜合上述三種方案，本設(shè)計(jì)采用方案三作為整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。 L298 是雙 H高電壓大電流功率集成電路，直接采用 TTL 邏輯電平控制，可用來驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。（圖 1） B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t 不變，只改變 1t ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變。另一問題是當(dāng)晶 8 閘管導(dǎo)通角很小時(shí)，系統(tǒng)的功率因素很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流，從而引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)殃及同電網(wǎng)中的用電設(shè)備，造成 “電力公害”。隨著電力電子的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的電樞電壓控制方法。 直流電機(jī)調(diào)速原理 直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電動(dòng)機(jī)分為自勵(lì)和他勵(lì)兩種類型。為微處理器普遍用于控制電機(jī)提供了可能，利用微處理器控制 電機(jī)完成各種新穎的、高性能的控制策略，使電機(jī)的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電機(jī)的性能更符合工業(yè)生產(chǎn)使用要求，還促進(jìn)了電機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)出各種如步進(jìn)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等便于控制且實(shí)用的新型電機(jī)，使電機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了新的變化。直流調(diào)速技術(shù)不 5 斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代。 采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調(diào)速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。 關(guān)鍵字 MC51， PWM，光耦隔離， IR2110， IGBT 2 Abstract This paper describes a microprocessor controlled PWM based MC51 PWM DC motor speed control cheap MC51 microcontroller core to DC motor as the control object。 From a system point of view, the circuit design of the overall program feasibility studies to determine the circuit between the various functional modules functional convergence and interface settings, a detailed analysis of each module demonstration program and parameter settings。由于微處理器具有較佳的性價(jià)比，所以微處理器在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。 對(duì)于簡(jiǎn)單的微處理器控制電機(jī)，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元器件，使電路開通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制 (PWM)調(diào)壓等等。 Ⅱ 、基于 PWM 為主控電路的調(diào)速系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)相比較， PWM(脈寬調(diào)制技術(shù) )直流調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡(jiǎn)單，需要的功率元件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高。（圖 1） C、定頻調(diào)寬法：保持周期 T(或頻率 )不變，同時(shí)改變 1t 和 t。其驅(qū)動(dòng)電壓為 46V，直流電流總和為 4A。 本系統(tǒng)采用 MC51 為控制核心，配以 2*3 鍵盤和四位數(shù)碼管顯示，通過 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)主干驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行電壓采集和速度采集實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)、速度顯示。如果一個(gè)的功率開關(guān)管的控制信號(hào)剛消失的同時(shí)給同一橋臂的另一功率開關(guān)管加控制信號(hào)很可能造成同一橋臂的兩管子同時(shí)導(dǎo)通形成對(duì)電源短路。在頻率為 20 kHz 左右的工作狀態(tài)下，可選用 F 和 F 電容并聯(lián)。 但在開通過程中，因存在續(xù)流二極管 D D D1 D16 的反向恢復(fù)電流和吸收電容的放電電流，當(dāng) IGBT 的開通的時(shí)間越短， IGBT 所承受的峰值電流也就越大，導(dǎo)致 IGBT或續(xù)流二極管損耗。 IR2110 驅(qū)動(dòng)電路中 IGBT 抗干擾設(shè)計(jì) 對(duì)于任何 CMOS 器件，使這些二極管正向?qū)ɑ蚍聪驌舸┒紩?huì)引起寄生的可控晶閘管 (SCR)鎖定，鎖 定的最終后果難以預(yù)料，有可能暫時(shí)錯(cuò)誤地工作到完全損壞器件。門電壓需求在 10~20 V 范圍，懸浮通道用于驅(qū)動(dòng) MOSFET 的高壓端電壓可以達(dá)到 500 V。引腳 3 還通過一個(gè)高反壓快速恢復(fù)二極管與引腳 6 相連。 如果自舉電容 1C 選取的過大 ,可能使 2S 關(guān)斷時(shí)電容兩端還沒有達(dá)到要求的電壓，而電容選擇較小則會(huì)導(dǎo)致電容存儲(chǔ)的能量不夠維持柵源電壓在 1S 導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)為一定值?；鶚O驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組即 1VT 、 4VT 同時(shí)工作其驅(qū)動(dòng)電壓分別為 b1U 和 b4U ， 2VT 和 3VT 同時(shí)工作其驅(qū)動(dòng)電壓為 b 2 b3 b1U U U? ? ? 。雙極型可逆 PWM 變換器電樞平均電壓為 [3]： 2( 1 )on on ond s s st T t tU U U UT T T?? ? ? ? 若定義占空比為 /dsUU?? 和電壓系數(shù) ? 的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器中 ? =2? 1與不可逆變換器中的不同。 20 圖 38 TLP 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 光耦 TLP250 是一種可直接驅(qū)動(dòng)小功率 MOSFET 和 IGBT 的