【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，并且通過(guò)一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳2。引腳5（Vs）：上通道MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出參考地端，使用中，與主電路中上下通道被驅(qū)動(dòng)MOSFET的源極相通。與引腳6（VB）：通過(guò)一陰極連接到該端陽(yáng)極連接到引腳3的高反壓快恢復(fù)二極管，與用戶(hù)提供的輸出極電源相連，對(duì)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(jí)工作電源端，使用中，接用戶(hù)為該芯片工作提供的高性能電源，為抗干擾，該端應(yīng)通過(guò)一高性能去耦網(wǎng)絡(luò)接地，該端可與引腳3（Vcc）使用同一電源，也可以分開(kāi)使用兩個(gè)獨(dú)立的電源。引腳10（HIN）與引腳12（LIN）：驅(qū)動(dòng)逆變橋中同橋臂上下兩個(gè)功率MOS器件的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸入端。應(yīng)用中，接用戶(hù)脈沖形成部分的對(duì)應(yīng)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(hù)信號(hào)輸入端，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，IR2110的輸出信號(hào)全部被封鎖，其對(duì)應(yīng)的輸出端恒為低電平，而當(dāng)該端接低電平時(shí)，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(yīng)接該端，同時(shí)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(dú)立的高端和低端輸出通道；邏輯輸入與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS輸出兼容；浮置電源采用自舉電路，其工作電壓可達(dá)500V，du/dt=177。50V/ns，；輸出的柵極驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輸出峰值電流≥2A，負(fù)載為1000pF時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)間典型值為25ns。兩路匹配傳輸導(dǎo)通延時(shí)為120ns，關(guān)斷延時(shí)為94ns。IR2110的腳10可以承受2A的反向電流。 圖8 IGBT驅(qū)動(dòng)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(cè)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓的前提是低壓側(cè)必須有開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，在高壓側(cè)截止期間低壓側(cè)必須導(dǎo)通，才能夠給自舉電容提供充電的通路。因此在這個(gè)電路中，QQ4或者QQ3是不可能持續(xù)、不間斷的導(dǎo)通的。我們可以采取雙PWM信號(hào)來(lái)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)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(hào)恰好相反。在HIN為高電平期間，QQ4導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加正向的工作電壓。其具體的操作步驟如下：當(dāng)IC1的LO為低電平而HO為高電平的時(shí)候，Q2截止，C1上的電壓經(jīng)過(guò)VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q1的柵極上，從而使得Q1導(dǎo)通。同理，此時(shí)IC2的HO為低電平而LO為高電平，Q3截止，C3上的電壓經(jīng)過(guò)VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q4的柵極上，從而使得Q4導(dǎo)通。電源經(jīng)Q1至電動(dòng)機(jī)的正極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)Q4到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。此時(shí)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)。在HIN為低電平期間，LIN端輸入高電平，QQ3導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加反向工作電壓。其具體的操作步驟如下：當(dāng)IC1的LO為高電平而HO為低電平的時(shí)候，Q2導(dǎo)通且Q1截止。此時(shí)Q2的漏極近乎于零電平，Vcc通過(guò)D1向C1充電，為Q1的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。同理可知，IC2的HO為高電平而LO為低電平，Q3導(dǎo)通且Q4截止，Q3的漏極近乎于零電平，此時(shí)Vcc通過(guò)D2向C3充電，為Q4的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。電源經(jīng)Q3至電動(dòng)機(jī)的負(fù)極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)Q2到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。此時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。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(jī)械慣性的緣故，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由矩形脈沖電壓的平均值來(lái)決定的。設(shè)PWM波的周期為T(mén)，HIN為高電平的時(shí)間為t1，這里忽略死區(qū)時(shí)間，那么LIN為高電平的時(shí)間就為T(mén)t1。HIN信號(hào)的占空比為D=t1/T。設(shè)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(fù)載電壓系數(shù)為λ，λ= Vout / V, 那么 λ= 2D – 1 ；當(dāng)T為常數(shù)時(shí)，改變HIN為高電平的時(shí)間t1，也就改變了占空比D，從而達(dá)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?chǔ)?，那么便可以?shí)現(xiàn)電機(jī)正向的無(wú)級(jí)調(diào)速。當(dāng)λ=，Vout=0,此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0；λ1時(shí)，Vout為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)λ=1時(shí)，Vout=V,電機(jī)正轉(zhuǎn)全速運(yùn)行。圖9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)回路利用光電編碼器將轉(zhuǎn)速直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。編碼器是把角位移或直線(xiàn)位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者成為碼盤(pán)，后者稱(chēng)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(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)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(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)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(duì)式兩種。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。圖5 光電編碼器實(shí)物圖光電編碼盤(pán)是將測(cè)得的角位移轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的電脈沖信號(hào)輸出的數(shù)字傳感器，本設(shè)計(jì)采用增量式光電編碼器來(lái)采樣轉(zhuǎn)速信號(hào)，如圖8所示。增量式編碼器是專(zhuān)門(mén)了用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的累計(jì)量。這里以三相編碼器為例來(lái)介紹增量式編碼器的工作原理及其結(jié)構(gòu)。圖6 編碼器原理圖增量式光電編碼器在圓盤(pán)上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線(xiàn)條，在圓盤(pán)兩側(cè)安放發(fā)光元件和光敏元件。當(dāng)圓盤(pán)隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏元件接受的光增量隨透光線(xiàn)條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過(guò)整形后變成脈沖。碼盤(pán)上有向標(biāo)志，每轉(zhuǎn)一圈z相輸出一個(gè)脈沖。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還提供相位相差90176。的兩路脈沖信號(hào)。將A、B兩相脈沖中任何一相輸入計(jì)數(shù)器中，均可使計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。編碼盤(pán)輸出的z相脈沖用于復(fù)位計(jì)數(shù)器，每轉(zhuǎn)一圈復(fù)位一次計(jì)數(shù)器。編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向可以通過(guò)D觸發(fā)器的輸出信號(hào)Q來(lái)判斷。整形后的A、B兩相輸出信號(hào)分別接到D觸發(fā)器的時(shí)鐘端和D輸入端，D觸發(fā)器的CLK端在A(yíng)相脈沖的上升沿觸發(fā)。由于A(yíng)、B兩相的脈沖相位相差90176。，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)觸發(fā)，這時(shí)D觸發(fā)器的輸出端Q輸出為高電平。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，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(shí)觸發(fā)，這時(shí)Q輸出端輸出為低電平，由此確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的精度和快速性對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能影響極大。為了在較寬的速度范圍內(nèi)獲得高精度和快速的數(shù)字測(cè)速，本設(shè)計(jì)使用每轉(zhuǎn)1024線(xiàn)的光電編碼器作為轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測(cè)速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比列關(guān)系，微機(jī)對(duì)該頻率信號(hào)采用M/T法測(cè)速處理。 鍵盤(pán)及顯示電路鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳誦命令等功能，鍵盤(pán)掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，取決于鍵盤(pán)的工作方式。鍵盤(pán)的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)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(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。Intel公司的8279是鍵盤(pán)/顯示模塊的核心控制器。如圖10所示。它是一種實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入和段式數(shù)碼顯示控制的專(zhuān)用智能芯片。采用該芯片,可以大大簡(jiǎn)化單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),并且減輕CPU的負(fù)擔(dān)。簡(jiǎn)單地說(shuō),它有以下一些功能: 與微處理器接口簡(jiǎn)單。 能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)按鍵的“去抖”和重鍵處理。 能以中斷或查詢(xún)兩種方式工作。 能按FIFO(先進(jìn)先出)方式實(shí)現(xiàn)8個(gè)鍵值的緩沖。 常規(guī)情況下,能同時(shí)管理64個(gè)物理鍵和16個(gè)八段數(shù)碼管。其引腳定義如下: DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn) /RD、/WR:讀寫(xiě)選通信號(hào) /CS:片選信號(hào) RESET:復(fù)位信號(hào) CLK:時(shí)鐘信號(hào) A0:命令/狀態(tài)或數(shù)據(jù)識(shí)別信號(hào)A=1,為寫(xiě)命令或讀狀態(tài)。 A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請(qǐng)求信號(hào) SL0～SL3: 矩陣掃描線(xiàn) RL0～RL7: 檢測(cè)輸入線(xiàn) /BD: 顯示消隱信號(hào) SHIFT: 擴(kuò)展鍵位的換檔信號(hào),帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號(hào)輸入,帶上拉電阻 采用4*4式鍵盤(pán)，分?jǐn)?shù)字部分和控制部分，如圖下表所示。數(shù)字部分用來(lái)輸入給定轉(zhuǎn)速，控制部分用來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。0123456789取消確認(rèn)測(cè)速停車(chē)圖10 顯示器圖輸入給定轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：（1）轉(zhuǎn)速不足四位時(shí)，在前面加撥0湊夠四位；（2）轉(zhuǎn)速輸入錯(cuò)誤時(shí)，按取消鍵，顯示器清空，重新輸入值；（3）轉(zhuǎn)速輸入完成后，按確認(rèn)鍵。 采用共陰極的發(fā)光二極管構(gòu)成可以顯示4位十進(jìn)制的顯示器，運(yùn)行中顯示當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速值。如上圖示。8279與單片機(jī)、鍵盤(pán)和顯示器的外圍總接線(xiàn)如圖11示。 圖 11顯示器/鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)電路4模塊的原理與應(yīng)用 PWM調(diào)脈寬方式調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生PWM脈沖的實(shí)現(xiàn)上比較方便。4
BE|, 由于PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，而不同單片機(jī)的定時(shí)器具有不同的特點(diǎn)，即使是同一臺(tái)單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時(shí)器工作方式不同，其定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也不同。因此，首先必須明確定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為f，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器為N位，則定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為：式中，TW—定時(shí)器定時(shí)初值；N—一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘數(shù)。N隨著機(jī)型的不同而不同。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。這樣，我們可以通過(guò)設(shè)定不同的定時(shí)初值TW，從而改變占空比，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電機(jī)分為自勵(lì)和他勵(lì)兩種類(lèi)型。不同勵(lì)磁方