一种双极式PWM无刷直流电机控制电路的制作方法

一种双极式pwm无刷直流电机控制电路
技术领域
1.本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种双极式pwm无刷直流电机控制电路。


背景技术：

2.无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电机的运行效率高、调速性能好等诸多特点，因此，成为伺服控制系统中的最佳驱动执行元件。
3.然而传统三相电机电流环需要三个电流调节器，电流控制结构复杂，同时由于三个电流调节器难于做到完全一致，也不利于三相电机电流的对称。使用传统直流电机以机械方法进行换向，电刷易产生火花、无线电干扰，导致电机可靠性较低、寿命短。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提出了一种双极式pwm无刷直流电机控制电路，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压u输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号pwm和npwm以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号ha、hb和hc，并输出控制信号d1～d6至驱动电路模块，电流分时反馈合成电路接收电机相序转换逻辑处理电路输出的选通信号swa、swb、swc与无刷直流电机a相、b相的电流信号，将电压ufi反馈给电流调节器电路。
5.进一步地，所述电流调节器电路包括运算放大器u1b、电阻r1~r6、电阻r52~r53、电阻r55~r56、电容c1~c3、二极管v2~v3；电阻r1、电阻r2、电容c1组成给定滤波器，给定滤波器的输入电压为ugi；电阻r3、电阻r4、电容c2组成反馈滤波器，反馈滤波器的输入电压为ufi；电阻r5、电容c3、电阻r6组成比例-积分补偿网络；电阻r52、电阻r53、电容v2、电阻r55、电阻r56、电容v3组成限幅器。
6.进一步地，所述脉宽调制电路包括电阻r9~r12、电容c4、运算放大器u2~u4和二极管v4；运算放大器u2、电容c4和电阻r9-r12组成三角波发生器；运算放大器u3为比例放大器，调整三角波的幅值；运算放大器u4为比较器，输入控制信号与三角波信号比较产生脉宽调制波形；二极管v4使脉宽调制波形为正，用以提供给逻辑延时电路产生逻辑延时，保护h桥式主回路的上下臂功率管不会直通。
7.进一步地，所述逻辑延时保护电路包括电阻r17和r18、电容c5~c8、或非门u5a~u5c、单稳态触发器u6a和u6b；所述或非门u5a的2号脚连接脉宽调制电路的输出电压upwm、单稳态触发器u6a的1号脚和或非门u5a的2号脚及或非门u5b的5号脚连接，或非门u5a的1号脚连接单稳态触发器u6b的9号脚和或非门u5c的9号脚，或非门u5a的3号脚接地；单稳态触发器u6a的2、3号脚和单稳态触发器u6b的10、11号脚与电压vcc连接，单稳态触发器u6a的14
号脚连接电容c5后与电阻r17连接，单稳态触发器u6a的15号脚连接电阻r17后连接电压vcc，单稳态触发器u6a的13号脚与或非门u5b的6号脚连接；单稳态触发器u6b的6号脚与电容c6连接后连接电阻r18，单稳态触发器u6b的7号脚与电阻r18连接后连接电压vcc，单稳态触发器u6b的5号脚连接或非门u5c的8号脚；或非门u5b的4号脚连接电容c7、电容c8后与或非门u5c的10号脚连接,电容c7和电容c8间接地；或非门u5b的4号脚的输出信号为pwm，或非门u5c的10号脚的输出信号为npwm。
8.进一步地，电机相序转换逻辑处理电路包括电阻r19~r21和可编程逻辑器件u7，可编程逻辑器件u7的1、2、3号脚分别连接霍尔位置传感器的输出信号ha、hb、hc，以及上拉电阻r21、r20、r19，可编程逻辑器件u7的4、5号脚分别连接逻辑延时保护电路的输出信号pwm和npwm，可编程逻辑器件u7的7~13号脚接地，可编程逻辑器件u7的20~22号脚连接电流分时反馈合成电路的选通信号swc、swb、swa。
9.进一步地，所述电流分时反馈合成电路包括电阻r34~r42、四选一模拟开关u13、霍尔电流传感器u11和u12、运算放大器u1a和运算放大器u1d；
10.所述四选一模拟开关u13的16、14、12号脚与电阻r40连接后连接运算放大器u1a的2号脚，四选一模拟开关u13的15号脚连接运算放大器u1d的14号脚，四选一模拟开关u13的13号脚连接霍尔电流传感器u12的13号脚，四选一模拟开关u13的11号脚连接霍尔电流传感器u11的13号脚；所述霍尔电流传感器u11的1、2、3、4号脚接收电机a相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r36后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r34后接地，霍尔电流传感器u11的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；所述霍尔电流传感器u12的1、2、3、4号脚接收电机b相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r37后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r35后接地，霍尔电流传感器u12的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；所述运算放大器u1a的4和11号脚分别接+15v电压和-15v电压，运算放大器u1a的3号脚连接电阻r42后接地，运算放大器u1a的2号脚连接电阻r41后连接其1号脚，运算放大器u1a的1号脚的输出电压为ufi；所述运算放大器u1d的12号脚连接电阻r39后接地，运算放大器u1d的13号脚连接电阻r38后连接其14号脚，运算放大器u1d的14号脚的输出电压为uic。
11.进一步地，所述电流调节器电路还包括电阻r7、电阻r54和运算放大器u1b；运算放大器u1b的6号脚与给定滤波器、反馈滤波器和比例-积分补偿网络的一端连接，运算放大器u1b的5号脚连接电阻r7后接地再连接电容c1，运算放大器u1b的7号脚连接比例-积分补偿网络的另一端，运算放大器u1b的7号脚与电阻r54连接后连接限幅器，电阻r54的输出电压即电流调节器电路的输出电压为u。
12.进一步地，所述脉宽调制电路还包括电阻r8、电阻r13~r16；运算放大器u2~u4的7号脚连接+15v电压，运算放大器u2~u4的4号脚连接-15v电压，运算放大器u2的2号脚连接运算放大器u3的3号脚，同时连接c4后接地，运算放大器u2的3号脚连接电阻r10和r9后接地，运算放大器u2的6号脚连接电阻r11后与电阻r9、r10的连接点连接，同时运算放大器u2的6号脚还连接r12后连接运算放大器u2的3号脚；运算放大器u3的2号脚与电阻r13连接后接地，运算放大器u3的6号脚与电阻r14和电阻r13连接后接地；运算放大器u3的6号脚与运算放大器u4的2号脚连接，运算放大器u4的6号脚连接二极管v4、电阻r15和电阻r16后接地；电阻r15和电阻r16之间接脉宽调制电路的输出电压upwm；运算放大器u4的3号脚连接电阻r8
后接电流调节器电路的输出电压u。
13.本实用新型与现有技术相比，具备以下优点：
14.（1）提出的双极式脉宽调制双极式pwm无刷直流电机控制电路电流连续；
15.（2）电机在四个象限中运行，电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区，动态性能好；位于该电路中的电机具有低速平稳性好、调速范围宽、可靠性高等优点；
16.（3）克服了使用传统直流电机以机械方法进行换向，电刷易产生火花、无线电干扰，以及可靠性较低、寿命短等致命弱点。
附图说明
17.图1为双极式pwm无刷直流电机控制电路的电信号流向示意图。
18.图2为y绕组无刷直流电机t1、t2导通时合成转矩矢量图。
19.图3为y绕组无刷直流电机t2、t3导通时合成转矩。
20.图4为y绕组无刷直流电机两两通电时合成转矩矢量图。
21.图5为脉宽调制电路的示意图。
22.图6为逻辑延时保护电路的示意图。
23.图7为电机相序转换逻辑处理电路的示意图。
24.图8为电机相序转换逻辑处理电路和电流分时反馈合成电路的示意图。
25.图9 为电流调节器电路的示意图。
具体实施方式
26.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
28.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
29.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
30.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
31.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上
下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或
”ꢀ
包括相关所列项目的任何及所有组合。
32.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
33.本实施例提供了一种双极式pwm无刷直流电机控制电路，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压u输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号pwm和npwm以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号ha、hb和hc，并输出控制信号d1～d6至驱动电路模块，电流分时反馈合成电路接收电机相序转换逻辑处理电路输出的选通信号swa、swb、swc与无刷直流电机a相、b相的电流信号，将电压ufi反馈给电流调节器电路。
34.1）电流调节器电路
35.电流调节器采用pi调节器，输入电路为两个t型滤波器，作为给定信号与反馈信号滤波。如图9所示，电流调节器电路包括电阻r1~r7、电阻r52~r56、电容c1~c3、二极管v2~v3和运算放大器u1b。本实施例中运算放大器u1b采用lm124。
36.电阻r1、电阻r2、电容c1组成给定滤波器，给定滤波器的输入电压为ugi；电阻r3、电阻r4、电容c2组成反馈滤波器，反馈滤波器的输入电压为ufi；电阻r5、电容c3、电阻r6组成比例-积分补偿网络；电阻r52、电阻r53、二极管v2、电阻r55、电阻r56、二极管v3组成限幅器。
37.运算放大器u1b的6号脚与给定滤波器、反馈滤波器和比例-积分补偿网络的一端连接，运算放大器u1b的5号脚连接电阻r7后接地再连接电容c1，运算放大器u1b的7号脚连接比例-积分补偿网络的另一端，运算放大器u1b的7号脚与电阻r54连接后连接限幅器，电阻r54的输出电压即电流调节器电路的输出电压为u。
38.为使系统超调小，过渡过程时间短，电流环按典型ⅰ型系统校正。
39.2）脉宽调制电路
40.为了使脉冲宽度与控制电压无误差成正比地变换，采用三角波作调制信号的模拟式脉宽调制器。
41.如图5所示，所述脉宽调制电路包括电阻r8~r16、电容c4、运算放大器u2~u4和二极管v4。本实施例中运算放大器u2~u4采用lm157，二极管v4用1n4148。
42.运算放大器u2、电容c4和电阻r9-r12组成三角波发生器；运算放大器u3为比例放大器，调整三角波的幅值；运算放大器u4为比较器，输入控制信号与三角波信号比较产生脉宽调制波形；二极管v4使脉宽调制波形为正，用以提供给逻辑延时电路产生逻辑延时，保护h桥式主回路的上下臂功率管不会直通，如图1所示。
43.运算放大器u2~u4的7号脚连接+15v电压，运算放大器u2~u4的4号脚连接-15v电压，运算放大器u2的2号脚连接运算放大器u3的3号脚，同时连接c4后接地，运算放大器u2的
3号脚连接电阻r10和r9后接地，运算放大器u2的6号脚连接电阻r11后与电阻r9、r10的连接点连接，同时运算放大器u2的6号脚还连接r12后连接运算放大器u2的2号脚；运算放大器u3的2号脚与电阻r13连接后接地，运算放大器u3的6号脚与电阻r14和电阻r13连接后接地；运算放大器u3的6号脚与运算放大器u4的2号脚连接，运算放大器u4的6号脚连接二极管v4、电阻r15和电阻r16后接地；电阻r15和电阻r16之间接脉宽调制电路的输出电压upwm；运算放大器u4的3号脚连接电阻r8后接电流调节器电路的输出电压u。
44.3）逻辑延时保护电路
45.如图1中h桥主回路的上、下两个功率管经常交替工作，由于功率管具有关断时间，在这段时间内功率管并未完全关断，容易造成上、下两管直通，从而使电源短路，为了避免发生这种情况，设置逻辑延时加以保护。
46.如图6所示，所述逻辑延时保护电路包括电阻r17和r18、电容c5~c8、或非门u5a~u5c、单稳态触发器u6a和u6b。或非门u5a~u5c用54ls02。所述单稳态触发器的型号为54ls123。
47.所述或非门u5a的2号脚连接脉宽调制电路的输出电压upwm、单稳态触发器u6a的1号脚和或非门u5a的2号脚及或非门u5b的5号脚连接，或非门u5a的1号脚连接单稳态触发器u6b的9号脚和或非门u5c的9号脚，或非门u5a的3号脚接地；单稳态触发器u6a的2、3号脚和单稳态触发器u6b的10、11号脚与电压vcc连接，单稳态触发器u6a的14号脚连接电容c5后与电阻r17连接，单稳态触发器u6a的15号脚连接电阻r17后连接电压vcc，单稳态触发器u6a的13号脚与或非门u5b的6号脚连接；单稳态触发器u6b的6号脚与电容c6连接后连接电阻r18，单稳态触发器u6b的7号脚与电阻r18连接后连接电压vcc，单稳态触发器u6b的5号脚连接或非门u5c的8号脚；或非门u5b的4号脚连接电容c7、电容c8后与或非门u5c的10号脚连接,电容c7和电容c8间接地；或非门u5b的4号脚的输出信号为pwm，或非门u5c的10号脚的输出信号为npwm。
48.逻辑延时保护电路的延时时间由电阻r17、电容c5和电阻r18、电容c6调整，具体延时时间由开关功率管的关断时间确定，本例延时时间为500ns。电容c5、c6为滤波电容。
49.4）电机相序转换逻辑处理电路
50.将电机转子位置传感器的检测信号处理后，控制三相桥式主回路中t1～t6的开通顺序，参见图1中的桥式主回路，从而控制电机三相绕组的导通次序，使得电机中产生旋转磁场。无刷直流电机为两两通电方式，三相y连接。两两通电方式为每一瞬间有两个功率管导通，每隔600电角度换相一次，每次换相一个功率管，每一功率管导通1200电角度。各功率管导通顺序为t1t2、t2t3、t3t4、t4t5、t5t6、t6t1、
…
。功率管t1和t2导通时，电流从a相绕组流入，再从c相绕组流出。设流入绕组的电流为正，则流出绕组的电流为负，它们的合成转矩为，方向如图2所示。当电机转过600电角度后，由t1t2通电换成t2t3通电，这时电流从t3流入b相绕组再从c相绕组流出，经t2回到电源，合成的转矩为，其方向转过了600电角度，如图3所示。而后每次换相一个功率管，合成转矩矢量方向就随着转过600电角度，图4示出了全部合成转矩的方向。电机三只霍尔位置传感器彼此相差1200电角度安装，旋转一周各相绕组通电顺序与三只霍尔位置传感器输出信号的逻辑如表1（正反转逻辑关系）所示。根据表1所示的逻辑关系，应用gal22v10逻辑编程器件可实现相序转换处理。
51.表1
[0052][0053]
表1中，a、b、c表示电流流入a、b、c绕组；/a、/b、/c表示电流流出a、b、c绕组。
[0054]
本实施例依据表1逻辑关系，应用gal22v10可编程逻辑器件实现三相电机绕组相序转换。
[0055]
如图7所示，电机相序转换逻辑处理电路包括电阻r19~r21和可编程逻辑器件u7，可编程逻辑器件u7的1、2、3号脚分别连接三只霍尔位置传感器输出信号ha、hb、hc，以及上拉电阻r21、r20、r19，可编程逻辑器件u7的4、5号脚分别连接或非门u5b的4号脚和或非门u5c的10号脚，可编程逻辑器件u7的7~13号脚接地，可编程逻辑器件u7的20~22号脚连接电流分时反馈合成电路的选通信号swc、swb、swa。
[0056]
4）电流分时反馈合成电路
[0057]
传统三相电机的电流控制用三个独立的电流调节器，由于三个电流调节器很难做到完全一致，因而不利于三相电机电流的对称。
[0058]
本实施例提出了一种电流分时反馈电路，只需一个电流调节器就可实现三相电机电流的闭环控制。无刷直流电机转子霍尔位置传感器发出的转子位置信号分别为ha、hb、hc，在无刷直流电机的两相绕组上各串一个电流传感器进行电流检测，霍尔电流传感器的输出正比于原方电流，分别为uia，uib，根据，可求得c相电流，采用加法器得到uic，使用多选一模拟开关和可编程逻辑电路可实现电机电流的分时反馈，以uia、uib、uic为模拟开关的输入量，输出量为反映电机电枢电流的uid，swa、swb、swc表示选通信号。通过对无刷直流电机四象限工作过程的分析，得到模拟开关的选通逻辑真值表如表2（模拟开关选通逻辑真值表）所示。
[0059]
表2
[0060]
hahbhcswaswbswc100100110010010010011001001001
101100
[0061]
如图8所示，所述电流分时反馈合成电路包括电机相序转换逻辑处理电路、电阻r34~r42、四选一模拟开关u13、霍尔电流传感器u11和u12、运算放大器u1a和运算放大器u1d。
[0062]
所述四选一模拟开关u13的16、14、12号脚与电阻r40连接后连接运算放大器u1a的2号脚，四选一模拟开关u13的15号脚连接运算放大器u1d的14号脚，四选一模拟开关u13的13号脚连接霍尔电流传感器u12的13号脚，四选一模拟开关u13的11号脚连接霍尔电流传感器u11的13号脚。
[0063]
所述霍尔电流传感器u11的1、2、3、4号脚接收电机a相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r36后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r34后接地，霍尔电流传感器u11的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；
[0064]
所述霍尔电流传感器u12的1、2、3、4号脚接收电机b相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r37后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r35后接地，霍尔电流传感器u12的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；
[0065]
所述运算放大器u1a的4和11号脚分别接+15v电压和-15v电压，运算放大器u1a的3号脚连接电阻r42后接地，运算放大器u1a的2号脚连接电阻r41后连接其1号脚，运算放大器u1a的1号脚的输出电压为ufi。
[0066]
所述运算放大器u1d的12号脚连接电阻r39后接地，运算放大器u1d的13号脚连接电阻r38后连接其14号脚，运算放大器u1d的14号脚的输出电压为uic。
[0067]
四选一模拟开关u13本实施例中采用ad7510，可编程逻辑器件u7本实施例中采用gal22v10。u11、u12为霍尔电流传感器，它们检测出a、b两相电流，运算放大器u1d具体为加法器，根据，可求得c相电流；可编程逻辑器件u7为gal22v10，经译码产生选通信号swa、swb、swc；四选一模拟开关u13合成产生反馈电流信号；运算放大器u1a具体为比例放大器。本实施例中运算放大器u1a、u1d采用lm124。
[0068]
本实用新型通过双极式pwm（脉宽调制）控制h型桥式主回路的开关功率管，可使无刷直流电机在四个象限中运行，电机停止时产生微振电流，能消除电机系统的静摩擦死区，动态性能好；具有低速平稳性好，调速范围宽，可靠性高的优点。
[0069]
本实用新型通过可编程逻辑器件实现了y型三相无刷直流电机的相序转换。逻辑延时电路可防止h型桥式主回路上、下开关功率管的直通。电流调节器为非线性饱和特性的pi调节器，其电流反馈采用电流分时合成电路，只需一个电流调节器就可实现三相电机的电流闭环控制；克服了传统三相电机电流环需要三个电流调节器，电流控制结构复杂的缺点，以及由于三个电流调节器难于做到完全一致，也不利于三相电机电流的对称。
[0070]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例、并不用以限制本实用新型、凡在本实用新型的精神和原则之内、所作的任何修改、等同替换、改进等、均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压u输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号pwm和npwm以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号ha、hb和hc，并输出控制信号d1～d6至驱动电路模块，电流分时反馈合成电路接收电机相序转换逻辑处理电路输出的选通信号swa、swb、swc与无刷直流电机a相、b相的电流信号，将电压ufi反馈给电流调节器电路。2.根据权利要求1所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述电流调节器电路包括运算放大器u1b、电阻r1~r6、电阻r52~r53、电阻r55~r56、电容c1~c3、二极管v2~v3；电阻r1、电阻r2、电容c1组成给定滤波器，给定滤波器的输入电压为ugi；电阻r3、电阻r4、电容c2组成反馈滤波器，反馈滤波器的输入电压为ufi；电阻r5、电容c3、电阻r6组成比例-积分补偿网络；电阻r52、电阻r53、二极管v2、电阻r55、电阻r56、二极管v3组成限幅器。3.根据权利要求1所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述脉宽调制电路包括电阻r9~r12、电容c4、运算放大器u2~u4和二极管v4；运算放大器u2、电容c4和电阻r9-r12组成三角波发生器；运算放大器u3为比例放大器，调整三角波的幅值；运算放大器u4为比较器，输入控制信号与三角波信号比较产生脉宽调制波形；二极管v4使脉宽调制波形为正，用以提供给逻辑延时电路产生逻辑延时，保护h桥式主回路的上下臂功率管不会直通。4.根据权利要求1所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述逻辑延时保护电路包括电阻r17和r18、电容c5~c8、或非门u5a~u5c、单稳态触发器u6a和u6b；所述或非门u5a的2号脚连接脉宽调制电路的输出电压upwm、单稳态触发器u6a的1号脚和或非门u5a的2号脚及或非门u5b的5号脚连接，或非门u5a的1号脚连接单稳态触发器u6b的9号脚和或非门u5c的9号脚，或非门u5a的3号脚接地；单稳态触发器u6a的2、3号脚和单稳态触发器u6b的10、11号脚与电压vcc连接，单稳态触发器u6a的14号脚连接电容c5后与电阻r17连接，单稳态触发器u6a的15号脚连接电阻r17后连接电压vcc，单稳态触发器u6a的13号脚与或非门u5b的6号脚连接；单稳态触发器u6b的6号脚与电容c6连接后连接电阻r18，单稳态触发器u6b的7号脚与电阻r18连接后连接电压vcc，单稳态触发器u6b的5号脚连接或非门u5c的8号脚；或非门u5b的4号脚连接电容c7、电容c8后与或非门u5c的10号脚连接,电容c7和电容c8间接地；或非门u5b的4号脚的输出信号为pwm，或非门u5c的10号脚的输出信号为npwm。5.根据权利要求1所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，电机相序转换逻辑处理电路包括电阻r19~r21和可编程逻辑器件u7，可编程逻辑器件u7的1、2、3号脚分别连接霍尔位置传感器的输出信号ha、hb、hc，以及上拉电阻r21、r20、r19，可编程逻辑器件u7的4、5号脚分别连接逻辑延时保护电路的输出信号pwm和npwm，可编程逻辑器件u7的7~13号脚接地，可编程逻辑器件u7的20~22号脚连接电流分时反馈合成电路的选通信号swc、swb、swa。6.根据权利要求1所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述电流分时反馈合成电路包括电阻r34~r42、四选一模拟开关u13、霍尔电流传感器u11和u12、运算放大器u1a和运算放大器u1d；所述四选一模拟开关u13的16、14、12号脚与电阻r40连接后连接
运算放大器u1a的2号脚，四选一模拟开关u13的15号脚连接运算放大器u1d的14号脚，四选一模拟开关u13的13号脚连接霍尔电流传感器u12的13号脚，四选一模拟开关u13的11号脚连接霍尔电流传感器u11的13号脚；所述霍尔电流传感器u11的1、2、3、4号脚接收电机a相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r36后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u11的13号脚连接电阻r34后接地，霍尔电流传感器u11的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；所述霍尔电流传感器u12的1、2、3、4号脚接收电机b相绕组的电流信号，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r37后连接运算放大器u1d的13号脚，霍尔电流传感器u12的13号脚连接电阻r35后接地，霍尔电流传感器u12的12和11号脚分别接+15v电压和-15v电压；所述运算放大器u1a的4和11号脚分别接+15v电压和-15v电压，运算放大器u1a的3号脚连接电阻r42后接地，运算放大器u1a的2号脚连接电阻r41后连接其1号脚，运算放大器u1a的1号脚的输出电压为ufi；所述运算放大器u1d的12号脚连接电阻r39后接地，运算放大器u1d的13号脚连接电阻r38后连接其14号脚，运算放大器u1d的14号脚的输出电压为uic。7.根据权利要求2所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述电流调节器电路还包括电阻r7、电阻r54和运算放大器u1b；运算放大器u1b的6号脚与给定滤波器、反馈滤波器和比例-积分补偿网络的一端连接，运算放大器u1b的5号脚连接电阻r7后接地再连接电容c1，运算放大器u1b的7号脚连接比例-积分补偿网络的另一端，运算放大器u1b的7号脚与电阻r54连接后连接限幅器，电阻r54的输出电压即电流调节器电路的输出电压为u。8.根据权利要求3所述的双极式pwm无刷直流电机控制电路，其特征在于，所述脉宽调制电路还包括电阻r8、电阻r13~r16；运算放大器u2~u4的7号脚连接+15v电压，运算放大器u2~u4的4号脚连接-15v电压，运算放大器u2的2号脚连接运算放大器u3的3号脚，同时连接c4后接地，运算放大器u2的3号脚连接电阻r10和r9后接地，运算放大器u2的6号脚连接电阻r11后与电阻r9、r10的连接点连接，同时运算放大器u2的6号脚还连接r12后连接运算放大器u2的2号脚；运算放大器u3的2号脚与电阻r13连接后接地，运算放大器u3的6号脚与电阻r14和电阻r13连接后接地；运算放大器u3的6号脚与运算放大器u4的2号脚连接，运算放大器u4的6号脚连接二极管v4、电阻r15和电阻r16后接地；电阻r15和电阻r16之间接脉宽调制电路的输出电压upwm；运算放大器u4的3号脚连接电阻r8后接电流调节器电路的输出电压u。

技术总结
本实用新型公开了一种双极式PWM无刷直流电机控制电路，包括脉宽调制电路、逻辑延时保护电路、电机相序转换逻辑处理电路、电流分时反馈合成电路、电流调节器电路和驱动电路；电流调节器电路将电压U输出至脉宽调制电路，脉宽调制电路将电压Upwm输出至逻辑延时保护电路，电机相序转换逻辑处理电路接收逻辑延时保护电路输出的信号PWM和NPWM以及无刷直流电机的霍尔位置传感器输出的转子位置信号Ha、Hb和Hc，并输出控制信号D1～D6至驱动电路模块。本实用新型使电机在四个象限中运行，电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区，动态性能好；位于该电路中的电机具有低速平稳性好、调速范围宽、可靠性高等优点。可靠性高等优点。可靠性高等优点。


技术研发人员：王宏 王宇歆
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/21