【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的數(shù)值，就可以相應(yīng)的改變 PWM 信號(hào)的占空比，從而進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。 使用這個(gè)方法時(shí)，單片機(jī)只需要根據(jù)調(diào)整量輸出 X 的值，而 PWM 信號(hào)由三片通用數(shù)字電路生成，這樣可以使得軟件大大簡(jiǎn)化，同時(shí)也有利于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。由于單片機(jī)上電復(fù)位時(shí) P1 端口輸出全為“ 1”，使用數(shù)值比較器 4585的 B 組與 P1 端口相連，升速時(shí) P0 端口輸出 X按一定規(guī)律減少，而降速時(shí)按一定規(guī)律增大。 PWM 發(fā)生電路主要芯片的工作原理 1．芯片 4585 （ 1）芯片 4585 的用途： 對(duì)于 A 和 B兩組 4 位并行數(shù)值進(jìn)行比較，來(lái)判斷它們之間的大小是否相等。 （ 2）芯片 4585 的功能表： 輸入 輸出 比較 級(jí)取 A B3 A B2 A B1 A0、 B0 AB A=B AB AB A=B AB A3B3 * * * * * 1 0 0 1 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 19 A3=B3 A2B2 * * * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1B1 * * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 * * 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 1 0 0 1 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 1 0 0 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1B1 * * * * 1 0 0 A3=B3 A2B2 * * * * * 1 0 0 A3B3 * * * * * * 1 0 0 表 芯片 4585的功能表 （ 3）芯片 4585 的引腳圖： 圖 4585的引腳圖 2．芯片 4040 芯片 4040 是一個(gè) 12 位的二進(jìn)制串行計(jì) 數(shù)器，所有計(jì)數(shù)器位為主從觸發(fā)器，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng) CR 為高電平時(shí)，它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，由于在時(shí)鐘輸入端使用施密特觸發(fā)器，故對(duì)脈沖上升和下降時(shí)間沒(méi)有限制，所有的輸入和輸出均經(jīng)過(guò)緩沖。 芯片 4040 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插、熔封陶瓷雙列直插、塑料雙列直插以及陶瓷片狀載體等 4種封裝形式。 （ 1）芯片 4040 的極限值： 電源電壓范圍： — 18V 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 20 輸入電壓范圍： — VDD+ 輸入電流范圍：177。 10mA 貯存溫度范圍： 65176。 C— 150176。 C （ 2）芯片 4040 引出端功能符號(hào)： CP: 時(shí)鐘輸入端 CR：清除端 Q0— Q11：計(jì)數(shù)脈沖輸出端 VDD: 正電源 VSS: 地端 （ 3）芯片 4040 功能表： 輸入 輸出 CP CR ↑ ↓ * L L H 保持 計(jì)數(shù) 所有輸出端均為 L 表 4040功能表 （ 4）芯片 4040 的引腳圖： 圖 4040的引腳圖 功率放大驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 該驅(qū)動(dòng)電路采用了 IR2110 集成芯片，該集成電路具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力和保護(hù)功能。 芯片 IR2110 性能及特點(diǎn) IR2110 是美國(guó)國(guó)際整流器公司利用 自身獨(dú)有的高壓集成電路以及無(wú)閂鎖CMOS 技術(shù)，于 1990 年前后開(kāi)發(fā)并且投放市場(chǎng)的， IR2110 是一種雙通道高壓、高 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 21 速的功率器件柵極驅(qū)動(dòng)的單片式集成驅(qū)動(dòng)器。它把驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)和低壓側(cè) MOSFET或 IGBT 所需的絕大部分功能集成在一個(gè)高性能的封裝內(nèi)，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點(diǎn)在于，將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓比較高，可以達(dá)到 600V，其內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，成本低、易于調(diào)試。高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)采用外部自舉電容上電，與其他驅(qū)動(dòng)電路相比，它在 設(shè)計(jì)上大大減少了驅(qū)動(dòng)變壓器和電容的數(shù)目，使得 MOSFET 和 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化，而且它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET 和 IGBT 的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，還具有快速完整的保護(hù)功能。與此同時(shí)， IR2110的研制成功并且投入應(yīng)用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。降低了產(chǎn)品成本和減少體積。 IR2110 的引腳圖以及功能 引腳 1（ LO）與引腳 7（ HO）：對(duì)應(yīng)引腳 12 以及引腳 10 的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，使用中，分別通過(guò)一電阻接主電路中下上通道 MOSFET 的柵極，為了防止干擾，通常分別在引腳 1與引腳 2以及引腳 7與引腳 5 之間 并接一個(gè) 10KΩ的電阻。 引腳 2（ COM）：下通道 MOSFET 驅(qū)動(dòng)輸出參考地端，使用中，與引腳 13（ Vss）直接相連，同時(shí)接主電路橋臂下通道 MOSFET 的源極。 引腳 3（ Vcc）：直接接用戶提供的輸出極電源正極，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 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 22 器件的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸入端。應(yīng)用中，接用戶脈沖形成部分的對(duì)應(yīng)兩路輸出，對(duì)此兩個(gè)信號(hào)的限制為 至 Vcc+，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。 芯片參數(shù)： 1． IR2110 的極限參數(shù)和限制： 最大高端工作電源電壓 VB： 至 525V 門極驅(qū)動(dòng)輸出最大（脈沖）電流 IOMAX： 2A 最高工作頻率 fmax： 1MHz 工作電源電壓 Vcc： 至 25V 貯存溫度 Tstg： 55 至 150176。 C 工作溫度范圍 TA： 40 至 125176。 C 允許最高結(jié)溫 Tjmax： 150176。 C 邏輯電源電壓 VDD： 至 VSS+25V 允許參考電壓 Vs 臨界上升率 dVs/dt： 50000V/μ s 高端懸浮電源參考電壓 Vs： VB25V 至 VB+ 高端懸浮輸出電壓 VHO： 至 VB+ 邏輯輸入電壓 VIN： 至 VDD+ 邏輯輸入?yún)⒖茧妷?Vss： Vcc25V 至 Vcc+ 低端輸出電壓 VLO： 至 Vcc+ 功耗 PD： DIP14 封裝為 2． IR2110 的推薦工作條件： 高端懸浮電源絕對(duì)值電壓 VB： Vs+10V 至 Vs+20V 低端輸出電壓 VLO： 0至 Vcc 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 23 低端工作電源電壓 Vcc： 10V 至 20V 邏輯電源電壓 VDD： Vss+5V 至 Vss+20V 邏輯電源參考電壓 Vss： 5V 至 +5V 圖 IR2110 芯片 主電路設(shè)計(jì) 延時(shí)保護(hù)電路 利用 IR2110 芯片的完善設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)保護(hù)電路。 R2110 使它自身可對(duì)輸入的兩個(gè)通道信 號(hào)之間產(chǎn)生合適的延時(shí)，保證了加到被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中同橋臂上的兩個(gè)功率 MOS 器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有一互瑣時(shí)間間隔，因而防止了被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中兩個(gè)功率 MOS 器件同時(shí)導(dǎo)通而發(fā)生直流電源直通路的危險(xiǎn)。 主電路 從上面的原理可以看出，產(chǎn)生高壓側(cè)門極驅(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， Q Q4 或者 Q Q3 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， Q Q4 導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加正向的工作電壓。其 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 24 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， Q Q3 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) Q