【正文】 機械角度內完成該換流全過程的次數也就越多。也就是說電動機傳感器的永磁轉子每轉過一對磁極（ N、 S 極）的轉角，就要產生出與電機邏輯分配狀態(tài)相對應的開關狀態(tài)數，以完成電動機的一個換流全過程。定子是由若干個霍爾元件，按一定的間隔，等距離地安裝在傳感器定子上，以檢測電機轉子的位置。 霍爾位置傳感器的基本結構和電動機本體一樣，也是由靜止部分和運動部分組成，即位置傳感器定子和位置傳感器轉子。 霍爾位置傳感器 在無刷直流電動機中起著檢測轉子磁極位置的作用，為功率開關電路提供正確的換相信息，即將轉子磁極的位置信號轉換成電信號，經位置信號處理電路處理后控制定子繞組換相。綜上所述，選擇 倍雖然在電流大小的放大精度上有一定的影響 ，但不過都在允許的范圍之內。 另外以雙運算放大器 LM358 的 U1B 作為放大器用，其放大的倍數是 倍。在正常的情況下，輸出引腳 1 處于高電平狀態(tài)，當出現過流的現象時，康銅電阻 R45 輸出的電壓增大，輸入引腳 2 的電壓 將大于基準電壓，這時輸出引腳 1 將翻轉到低電平狀態(tài)，由此給單片機一個過流保護中斷，促使單片機 做過流保護的相關工作。由圖 38 可知，以 雙運算放大器 LM358 的 引腳 3 作為基準電壓的輸入，可以計算出，它的基準電壓為 錯誤 !未找到引用源。因此，根據歐姆定律，我們只要 知道電阻 R45 兩端的電壓，就可以知道它的相電流了。 它們組成的電路原理圖如圖 38 所示： 圖 38 電流檢測和過流保護電路 在圖 38 中， R45 是康銅電阻，充當 過流保護電阻， 所以檢測電流就是通過采用康銅電阻 R45 來實現的。 電路中發(fā)生短路故障時，電流會突然增大，造成電壓也突然下降，這時就需要 過流保護 來 對 MOSFET 進行保護，將最大電流控制 在設定范圍內，當達到閥值時關閉電機，避免了 MOSFET 上通過大電流燒毀的危險。 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 178。 低輸入失調電壓和 失調電流 178。 低功耗電流，適合于電池供電 178。 一177。 單位增益頻帶寬 (約 1MHz) 178。 內部頻率補償 178。 引腳圖如下所示： LM358 引腳圖 LM358 引腳功能 ： 引腳 1：運放輸出端 1； 引腳 2： 運放反向輸入端 1； 引腳 3： 運放正向輸入端 1； 引腳 4：接地； 引腳 5： 運放正向輸入端 2； 引腳 6： 運放反向輸入端 2； 引腳 7：運放輸出端 2； 引腳 8：供電。在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。 ，這樣 A/D 模塊能識別的最高電壓就達到了 60V 左右，即使有時因電壓不穩(wěn)而產生較大躍變時A/D 轉換模塊也能很快的覺察出來。 (32) 由上式計算得： 錯誤 !未找到引用源。也 保證電壓供應不發(fā)生異常。 電源電壓檢測信號處理部分 圖 37 電壓檢測電路 電源電壓檢測信號處理部分如上圖 37 所示， 電壓檢測的基本實現方式是利用電阻的分壓原理使進入 A/D 轉換的電壓值能處在 5V以內，并且電壓值的變化與外部電源電壓的變化成正比，從而能很好地監(jiān)視電源電壓的變化， 當電源電壓過低時給出欠壓信號，輸出截止，防止電池由于過放而損壞。 LM317 的輸入和輸出 電壓不能超過 60V，所以要在輸入端串接 R1以達到壓降的作用在此， R2 的作用一方面是爭取更多的電流以驅動負載，另一方面則分擔了 LM317 的一部分功耗。 通過計算可得，第二路電源電壓約為 。 第一路為電池的電壓，輸出電壓為 +48V，主要為逆變器供電，具體連接見功率驅動 MOSFET 部分。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓， 7805 引腳圖 7805 有三個管腳 ： 引腳 1：電壓輸入； 引腳 2：接地線端； 引腳 3：電壓輸出。有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。179。179。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。內含過流、過熱和過載保護電路。 標準三端晶體管封裝。 過流、過熱保護。 80dB 紋波抑制比。 典型線性調整率 %。 LM317 特性 ： 可調整輸出電壓低到 。如果用 317 穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時，沒有注意 317 穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現下述不正?，F象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 但 當 317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時， 317 穩(wěn)壓塊就不能正常工作。 首先 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是 Vo=— 37V（高輸出電壓的 317穩(wěn)壓塊，其輸出電壓變化范圍是 Vo=— 45V），所以 R2/R1 的比值范圍只能是 0— 。僅僅從公式本身看， R R2 的電阻值可以隨意設定。此外，還具有調壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點 。然后采集逆變橋電流，在電機的電流沒有超出最大電流的前提下，控制模塊通過調節(jié) PWM 波的占空比以達到速度調節(jié)的目的；同時，控制模塊還要采集電源電壓的信號 ，確保電源沒有工作在欠壓狀態(tài)。 智能控制模塊是 控制器的 核心 部分 。 逆變橋驅動模塊 在 接收到智能控制系統 所 提供的換相 信號 以及調速信號后，通過一系列的 模數 轉換，使 電機 控制器輸出的信號轉換成相 對 應的 控制逆變橋電路動作的驅動信號，從而 以 達到正確控制逆變橋 電路 動作的目的。 調速和剎車輸入模塊主要是實現電機的調速輸入。 無刷直流電機控制器原理框圖如圖 35 所示： P I C1 6 F7 2單片機霍 爾位 置檢 測電 流檢 測無 刷直 流電 機主 體逆 變 橋 驅 動 電路逆 變 橋 電 路電源電 壓 供 應5 V電 壓 檢 測調 速 與 剎車 信 號 圖 35 無刷直流電機控制器原理框圖 直流電源模塊經過一系列的變壓轉換，能輸出一系列不同的電壓值，為整機的不同模塊提供 合適的電壓值和電流值，是整機的動力來源。由于后續(xù)部分的硬件電路設計部分要用到死區(qū)時間，所以在先這里簡單的介紹一下。 IR2103 典型的應用電路（驅動電路圖）： 此外， IR2103 所具備的產生死區(qū)時間功能如圖 34 所示： 圖 34 死區(qū)時間波形圖 當 HIN 和 LIN 同時從低電平跳變到高電平時， HO 和 LO 并不是在同一個時間往各自相反的方向跳變，而是 HO 的輸出波形要比 LO 的輸出波形窄，從而在兩個波形跳變處產生了時間 差 DT，這個時間差 DT 就是死區(qū)時間。由于三相逆變器每個周期總有一個上下管導通，故上管自舉電容容易充電，三個上管自舉電路可有序工作。在電動自行車的無刷電機控制電路中，就是利用單片機去控制三個 IR2103，對于由六個功率元件構成的三相橋式逆變器來說，采用三片 IR2103 三個橋臂是中小型功率變換的理想選擇。由于有死區(qū)時間控制， 5 腳 LO低端驅動輸出電壓和 7 腳 HO 高端驅動輸出電壓不會同時出現高電平的，也就是說，上下橋管 VT VT2 不會同時導通的，既不會發(fā)生直通現象。引腳 7 和引腳 5 分別是輸出逆變橋上橋臂和下橋臂的功率開關器件的驅動信號端，其輸出的電平信號范圍為 10~20V，其輸出的信號受引腳 2 和引腳 3 的共同控制，具體的輸入輸出時序邏輯關系如圖 33 所示： 圖 33 IR2103 輸入輸出時序邏輯關系圖 IR2103 芯片內部電路框圖： IR2103 工作原理非常簡單，在滿足自舉得情況下，當 IR2103 的 2 腳 HIN高端邏輯輸入為高電平時， 7 腳 HO 高端驅動輸出電壓端輸出高電平，使上橋管VT1 導通。 （ 2） IR2103 主要功能：引腳 8 是高端浮置電源連接端，通過自舉電容上橋臂功率管的驅動器提供內部浮置電源，引腳 6 是與引腳 8 對應的浮偏電源的地端。 IR2103 的引腳圖如圖 32 所示。 IR2103 是一款半橋驅動集成芯片，該芯片內部集成了互相獨立的控制驅動輸出電路，可直接驅動兩個中功率半導體器件，如 MOSFE 或 IGBT，動態(tài)響應快，驅動能力強，工作頻率高，且具有多種保護功能。 近年來由于 MOSFET 元件的性能逐漸提升，除了傳統上應用于諸如微處理器、微控制器等數位訊號處理的場合上，也有越來越多類比訊號處理的積體電路可以用 MOSFET 來實現。用程序語言控制 PWM 信號的周期和高電平持續(xù)時間，從而控制電機的電樞電壓，以達到調速的目的【 31】。 CCP(捕捉輸入／比較輸出／ PWM輸出 )模塊是 PICl6F72 芯片的重要組成部分，它有 3 種工作方式：捕捉方式、輸出比較方式和脈寬調制方式。 (2) 微控制器的特殊功能： 使用高性能的 RISC CPU； 可進行 1000次擦寫操作的閃存程序存儲器(標準值 )；上電復位 (POR)，上電延時定時器 (PWRT)和振蕩器起振定時器 (OST)，采用自身片上 RC振蕩器可靠工作的看門狗定時器 (WDT)；斷電復位鎖定，即當芯片電源電壓下降到某一值以后時，使芯片保持復位， 當電源電壓恢復正常后恢復運行； 可編程代碼保護；省電的休眠模式，可選振蕩器選項；通過 2個引腳進行在線串行編程 (ICSPTM)；處理器讀取程序存儲器【 1】 PIC16F72 單片機對 PWM 信號的處理 直流電動機調速的方法可分為勵磁控制法和電樞電壓控制法。 2328：數字輸出口：是功率管的邏輯開關，單片機根據電機轉子位置傳感器的信號，由這里輸出三相交流信號控制功率 MOSFET 開關 的導通和關閉，使電機正常運轉。 22：數字輸出口：同步續(xù)流控制端，當電流比較大時，該口輸出低電平，控制其后邏輯電路，使同步續(xù)流功能開啟。 21：數字輸入口：外部中斷輸入，當電流由于意外原因突然增大而不在控制范圍時，該口有低電平脈沖輸入。 20：單片機電源正。 18：數字輸出口：該口控制一個 LED 指示燈，大部分廠商都將該指示燈用作故障情況顯示，當控制器有重大故障時該指示燈閃爍不同的次數表示不同的故障類型以方便生產、維修。60176。之分，這個角度實際上是這三個信號的電相位之差， 120176。這個信號上面講過有 120176。 11：數字輸入口：功能開關 1 12：數字輸入口：功能開關 2 13：數字輸出口： PWM 調制信號輸出腳，速度或電流由其輸出的脈沖占空比寬度控制。 9：單片機外接振蕩器輸入腳。有的控制器還可以根據該口的電壓高低來控制起動時電流的大小，以適合不同的力度需求。和60176。 6：數字量輸入口： 1+1 助力脈沖信號輸入口，當騎行者踏動踏板使車前行時，該口會收到齒輪傳感器發(fā)出的脈沖信號，該信號被單片機接收到后會給電機輸出一 定功率以幫助騎行者更輕松地往前走。 5：模擬 /數字量輸入口：剎車信號電壓輸入口。正常運轉時電壓應在 左右 3：模擬量輸入口：電源電壓經分壓后的輸入口，單片機將此信號進行 AD 轉換后判斷電池電壓是否過低，如果低則切斷輸出以保護電池，避免電池 因過放電而損壞。對 PIC16F72 單片機 的外部資源： 它的頻率有 20MHz，其中有 2K字 14 位寬的程序存儲空間，伴隨著 128字節(jié) 8位寬的數據存儲空間；另外 有 28 個引腳，去掉電源、復位、振蕩器等，共有 22 個可復用的 IO 端 口，其中第 13 腳是 CCP1 輸出口，可輸出最大分辨率達 10BIT 的可調 PWM 信號，當中有 8個中斷， 3 個 8 位 I/O 口以及 PORTA、 PORTB、 PORTC；還有三個定時器模塊： TIMER0、TIMER TIMER2，并隨帶著一個 PWM 輸出 (CCP)模塊； 8 位 5 通道的 AD 模數轉換輸入口，可提供 檢測外部電路的電壓，一個外部中斷輸入腳，可處理突發(fā)事件。 (8)程序存儲器版本齊全 Microchip公司生產的產品是一個單片機系列，可供用戶選擇的存儲器類別較多，為產品的不同應用場合提供了一個全方位的選擇內容和不同的性能檔次。 (6)驅動能力強 PIC單片機的 I/O端口驅動負載的能力較強，每個輸出引腳可以驅動 2025mA的負載；它既能夠在高電平下直接驅動發(fā)光二 極管 LED、光電耦合器、小型繼電器等，也能在低電平下直接驅動，這樣可以大大簡化控制電路。 (4)指令特色 PIC系列單片機的指令系統具有代碼壓縮率高和尋址方式簡單等優(yōu)點。 RISC技術的作 用是減少指令，改善計算機的結構，提高計算機的運算速度。 應用特點 ： 由于 RISC處理器指令簡單、采用硬布線控制邏輯、處理能力強、速度快 ； 運行特點 ： RISC芯片的工作頻率一般在 400MHZ數量級 。 C P U程 序 存 儲 器數 據 存 儲 器程 序 計數 器（ P C ）程 序 地 址數 據 總 線數 據 地 址數