【文章內容簡介】 ，并且通過一個較高品質的電容接引腳2。引腳5（Vs）：上通道MOSFET驅動信號輸出參考地端，使用中，與主電路中上下通道被驅動MOSFET的源極相通。與引腳6（VB）：通過一陰極連接到該端陽極連接到引腳3的高反壓快恢復二極管，與用戶提供的輸出極電源相連，對Vcc的參數(shù)要求為大于或等于—，而小于或等于+20V。引腳9（VDD）：芯片輸入級工作電源端，使用中，接用戶為該芯片工作提供的高性能電源，為抗干擾，該端應通過一高性能去耦網(wǎng)絡接地，該端可與引腳3（Vcc）使用同一電源，也可以分開使用兩個獨立的電源。引腳10（HIN）與引腳12（LIN）：驅動逆變橋中同橋臂上下兩個功率MOS器件的驅動脈沖信號輸入端。應用中，接用戶脈沖形成部分的對應兩路輸出，+，這里Vss 與Vcc分別為連接到IR2110的引腳13（Vss）與引腳9（VDD）端的電壓值。引腳11（SD）：保護信號輸入端，當該引腳為高電平時，IR2110的輸出信號全部被封鎖，其對應的輸出端恒為低電平，而當該端接低電平時，則IR2110的輸出跟隨引腳10與12而變化。引腳13（Vss）：芯片工作參考地端，使用中，直接與供電電源地端相連，所有去耦電容的一端應接該端，同時與引腳2直接相連。引腳引腳1引腳4：為空引腳。 圖7 IR2110管腳圖IR2110采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS工藝制作，具有獨立的高端和低端輸出通道；邏輯輸入與標準的CMOS輸出兼容；浮置電源采用自舉電路，其工作電壓可達500V，du/dt=177。50V/ns，；輸出的柵極驅動電壓范圍為10～20V，邏輯電源電壓范圍為5～15V，邏輯電源地電壓偏移范圍為－5V～＋5V。IR2110采用CMOS施密特觸發(fā)輸入，兩路具有滯后欠壓鎖定。推挽式驅動輸出峰值電流≥2A，負載為1000pF時，開關時間典型值為25ns。兩路匹配傳輸導通延時為120ns，關斷延時為94ns。IR2110的腳10可以承受2A的反向電流。 圖8 IGBT驅動電路 PWM 控制H橋雙極性主電路從上面的原理可以看出，產(chǎn)生高壓側門極驅動電壓的前提是低壓側必須有開關的動作，在高壓側截止期間低壓側必須導通，才能夠給自舉電容提供充電的通路。因此在這個電路中，QQ4或者QQ3是不可能持續(xù)、不間斷的導通的。我們可以采取雙PWM信號來控制直流電機的正轉以及它的速度。將IC1的HIN端與IC2的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號恰好相反。在HIN為高電平期間，QQ4導通，在直流電機上加正向的工作電壓。其具體的操作步驟如下：當IC1的LO為低電平而HO為高電平的時候，Q2截止，C1上的電壓經(jīng)過VB、IC內部電路和HO端加在Q1的柵極上，從而使得Q1導通。同理，此時IC2的HO為低電平而LO為高電平，Q3截止，C3上的電壓經(jīng)過VB、IC內部電路和HO端加在Q4的柵極上，從而使得Q4導通。電源經(jīng)Q1至電動機的正極經(jīng)過整個直流電機后再通過Q4到達零電位，完成整個的回路。此時直流電機正轉。在HIN為低電平期間，LIN端輸入高電平，QQ3導通，在直流電機上加反向工作電壓。其具體的操作步驟如下：當IC1的LO為高電平而HO為低電平的時候，Q2導通且Q1截止。此時Q2的漏極近乎于零電平，Vcc通過D1向C1充電，為Q1的又一次導通作準備。同理可知，IC2的HO為高電平而LO為低電平，Q3導通且Q4截止，Q3的漏極近乎于零電平，此時Vcc通過D2向C3充電，為Q4的又一次導通作準備。電源經(jīng)Q3至電動機的負極經(jīng)過整個直流電機后再通過Q2到達零電位，完成整個的回路。此時，直流電機反轉。因此電樞上的工作電壓是雙極性矩形脈沖波形，由于存在著機械慣性的緣故，電動機轉向和轉速是由矩形脈沖電壓的平均值來決定的。設PWM波的周期為T，HIN為高電平的時間為t1，這里忽略死區(qū)時間，那么LIN為高電平的時間就為Tt1。HIN信號的占空比為D=t1/T。設電源電壓為V，那么電樞電壓的平均值為：Vout= [ t1 ( T t1 ) ] V / T = ( 2 t1 – T ) V / T = ( 2D – 1 )V定義負載電壓系數(shù)為λ，λ= Vout / V, 那么 λ= 2D – 1 ；當T為常數(shù)時，改變HIN為高電平的時間t1，也就改變了占空比D，從而達到了改變Vout的目的。D在0—1之間變化，因此λ在177。1之間變化。如果我們聯(lián)系改變λ，那么便可以實現(xiàn)電機正向的無級調速。當λ=，Vout=0,此時電機的轉速為0；λ1時，Vout為正，電機正轉；當λ=1時，Vout=V,電機正轉全速運行。圖9 電機驅動電路檢測回路利用光電編碼器將轉速直接轉換成數(shù)字信號送入單片機進行處理。編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０”。 按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩種。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。圖5 光電編碼器實物圖光電編碼盤是將測得的角位移轉換成為相應的電脈沖信號輸出的數(shù)字傳感器，本設計采用增量式光電編碼器來采樣轉速信號，如圖8所示。增量式編碼器是專門了用來測量轉動角位移的累計量。這里以三相編碼器為例來介紹增量式編碼器的工作原理及其結構。圖6 編碼器原理圖增量式光電編碼器在圓盤上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線條，在圓盤兩側安放發(fā)光元件和光敏元件。當圓盤隨電機旋轉時，光敏元件接受的光增量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過整形后變成脈沖。碼盤上有向標志，每轉一圈z相輸出一個脈沖。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還提供相位相差90176。的兩路脈沖信號。將A、B兩相脈沖中任何一相輸入計數(shù)器中，均可使計數(shù)器進行計數(shù)。編碼盤輸出的z相脈沖用于復位計數(shù)器，每轉一圈復位一次計數(shù)器。編碼盤的旋轉方向可以通過D觸發(fā)器的輸出信號Q來判斷。整形后的A、B兩相輸出信號分別接到D觸發(fā)器的時鐘端和D輸入端，D觸發(fā)器的CLK端在A相脈沖的上升沿觸發(fā)。由于A、B兩相的脈沖相位相差90176。，當電機正轉時，B相脈沖超前A相脈沖90176。，觸發(fā)器總是在B脈沖為高電平時觸發(fā)，這時D觸發(fā)器的輸出端Q輸出為高電平。當電機反轉時，A相脈沖超前B相脈沖90176。，則D觸發(fā)器總是在B脈沖為低電平時觸發(fā)，這時Q輸出端輸出為低電平，由此確定電機的轉動方向。 轉速檢測的精度和快速性對電機調速系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能影響極大。為了在較寬的速度范圍內獲得高精度和快速的數(shù)字測速，本設計使用每轉1024線的光電編碼器作為轉速傳感器，它產(chǎn)生的測速脈沖頻率與電機轉速有固定的比列關系，微機對該頻率信號采用M/T法測速處理。 鍵盤及顯示電路鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳誦命令等功能，鍵盤掃描只是CPU的工作內容之一。CPU在忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式的選取應根據(jù)實際應用系統(tǒng)中CPU工作的忙、閑情況而定。其原則是既要保證能及時響應按鍵操作，又要不過多占用CPU的工作時間。Intel公司的8279是鍵盤/顯示模塊的核心控制器。如圖10所示。它是一種實現(xiàn)鍵盤輸入和段式數(shù)碼顯示控制的專用智能芯片。采用該芯片,可以大大簡化單片機控制系統(tǒng)的軟硬件設計,并且減輕CPU的負擔。簡單地說,它有以下一些功能: 與微處理器接口簡單。 能自動實現(xiàn)按鍵的“去抖”和重鍵處理。 能以中斷或查詢兩種方式工作。 能按FIFO(先進先出)方式實現(xiàn)8個鍵值的緩沖。 常規(guī)情況下,能同時管理64個物理鍵和16個八段數(shù)碼管。其引腳定義如下: DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線 /RD、/WR:讀寫選通信號 /CS:片選信號 RESET:復位信號 CLK:時鐘信號 A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識別信號A=1,為寫命令或讀狀態(tài)。 A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號 SL0～SL3: 矩陣掃描線 RL0～RL7: 檢測輸入線 /BD: 顯示消隱信號 SHIFT: 擴展鍵位的換檔信號,帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號輸入,帶上拉電阻 采用4*4式鍵盤，分數(shù)字部分和控制部分，如圖下表所示。數(shù)字部分用來輸入給定轉速，控制部分用來控制電機的運行。0123456789取消確認測速停車圖10 顯示器圖輸入給定轉速時應注意的幾個問題：（1）轉速不足四位時，在前面加撥0湊夠四位；（2）轉速輸入錯誤時，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉速輸入完成后，按確認鍵。 采用共陰極的發(fā)光二極管構成可以顯示4位十進制的顯示器，運行中顯示當前的實際轉速值。如上圖示。8279與單片機、鍵盤和顯示器的外圍總接線如圖11示。 圖 11顯示器/鍵盤驅動電路4模塊的原理與應用 PWM調脈寬方式調脈寬的方式有三種：定頻調寬、定寬調頻和調寬調頻。我們采用了定頻調寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉時比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生PWM脈沖的實現(xiàn)上比較方便。4
BE|, 由于PWM信號軟件實現(xiàn)的核心是單片機內部的定時器，而不同單片機的定時器具有不同的特點，即使是同一臺單片機由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關系也不同。因此，首先必須明確定時器的定時初值與定時時間的關系。如果單片機的時鐘頻率為f，定時器／計數(shù)器為N位，則定時器初值與定時時間的關系為：式中，TW—定時器定時初值；N—一個機器周期的時鐘數(shù)。N隨著機型的不同而不同。在應用中，應根據(jù)具體的機型給出相應的值。這樣，我們可以通過設定不同的定時初值TW，從而改變占空比，進而達到控制電機轉速的目的。根據(jù)勵磁方式不同，直流電機分為自勵和他勵兩種類型。不同勵磁方