【文章內容簡介】 數(shù)。當CR為高電平時，它對計數(shù)器進行清零，由于在時鐘輸入端使用施密特觸發(fā)器，故對脈沖上升和下降時間沒有限制，所有的輸入和輸出均經過緩沖。本系統(tǒng)使用4040作為串行計數(shù)器，芯片4040的引腳圖如圖211所示： 圖34 4040引腳圖功率放大驅動芯片有多種，其中較常用的芯片有IR2110和EXB841，但由于IR2110具有雙通道驅動特性，且電路簡單，使用方便，價格相對EXB841便宜，具有較高的性價比，且對于直流電機調速使用起來更加簡便，因此該驅動電路采用了IR2110集成芯片，使得該集成電路具有較強的驅動能力和保護功能。 芯片IR2110性能及特點IR2110是美國國際整流器公司利用自身獨有的高壓集成電路以及無閂鎖CMOS技術，于1990年前后開發(fā)并且投放市場的，IR2110是一種雙通道高壓、高速的功率器件柵極驅動的單片式集成驅動器。它把驅動高壓側和低壓側MOSFET或IGBT所需的絕大部分功能集成在一個高性能的封裝內，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點在于，將輸入邏輯信號轉換成同相低阻輸出驅動信號，可以驅動同一橋臂的兩路輸出，驅動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，可以達到600V，其內設欠壓封鎖，成本低、易于調試。高壓側驅動采用外部自舉電容上電，與其他驅動電路相比，它在設計上大大減少了驅動變壓器和電容的數(shù)目，使得MOSFET和IGBT的驅動電路設計大為簡化，而且它可以實現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅動，還具有快速完整的保護功能。與此同時，IR2110的研制成功并且投入應用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。降低了產品成本和減少體積。 IR2110的引腳圖以及功能IR2110將輸入邏輯信號轉換成同相低阻輸出驅動信號，可以驅動同一橋臂的兩路輸出，驅動能力強，響應速度快，工作電壓比較高，是目前功率放大驅動電路中使用最多的驅動芯片。其結構也比較簡單，芯片引腳圖如下所示：圖35 IR2110引腳圖 延時保護電路利用IR2110芯片的完善設計可以實現(xiàn)延時保護電路。IR2110使它自身可對輸入的兩個通道信號之間產生合適的延時，保證了加到被驅動的逆變橋中同橋臂上的兩個功率MOS器件的驅動信號之間有一互瑣時間間隔，因而防止了被驅動的逆變橋中兩個功率MOS器件同時導通而發(fā)生直流電源直通路的危險。 主電路從上面的原理可以看出，產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Q1至電動機的正極經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Q3至電動機的負極經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36 系統(tǒng)主電路 輸出電壓波形系統(tǒng)電路經過單片機控制的PWM信號產生電路送來的PWM信號，經過功率放大電路，形成輸出電壓的波形圖如下圖如示：圖37 輸出電壓波形 系統(tǒng)總體電路圖直流電機調速系統(tǒng)總體電路設計由單片機產生控制PWM信號發(fā)生電路產生PWM信號的數(shù)據(jù)，控制直流電機調速電路對電機進行調速。圖38 系統(tǒng)總休電路圖測速發(fā)電機是一種測量轉速的微型發(fā)電機，他把輸入的機械轉速變換為電壓信號輸出，并要求輸出的電壓信號與轉速成正比，分為直流與交流兩種。其繞組和磁路經過精確設計，輸出電動勢E和轉速n成線性關系，即E=kn，其中k是常數(shù)。改變旋轉方向時，輸出電動勢的極性即相應改變。當被測機構與測速發(fā)電機同軸連接時，只要檢測出輸出電動勢，即可以獲得被測機構的轉速，所以測速發(fā)電機又稱速度傳感器。測速發(fā)電機廣泛應用于各種速度或者位置控制系統(tǒng)，在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度的元件，以調節(jié)電動機轉速或者通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。經整流后的單向直流或單向脈動直流電，都是由強度不變的直流成分和一個以上的交流成分疊加形成的。為了使脈動直流電變得較為平穩(wěn)，把其中的交流成分濾掉，叫做濾波。濾波有電容濾波、電感濾波等。本系統(tǒng)中對直流電采用電容濾波的方式，使得直流電壓變得更加平穩(wěn)，調速更加精確。電路圖如圖39所示：圖39 濾波電路 A/D轉換能夠進行A/D轉換的芯片很多，其中AD系列的有8位A/D轉換器ADC080AD570、AD670、AD67AD7574等，TLC系列的有TLC545等，其中較為常用的是ADC0809和TLC545，TLC545是美國TEXAS儀器公司新推出的一種開關電容結構逐次逼近式8位A/D轉換器，具有19個模擬輸入端。而ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模