4.2.3 电机驱动外围电路元器件选择
(1)二极管的选择
二极管是单PN结半导体器件,具有单向导电特性,当施加正向电压时导通、反向电压时截止。当电压翻转,二极管从正向导电转换为反向截止状态需要一段时间才能完成,这段时间称为反向恢复时间。根据芯片工艺不同,反向恢复时间也不同,通常分为:普通整流二极管,反向恢复时间大于 500nS;快恢复整流二极管,反向恢复时间 150-500nS;肖特基整流 图4.12
二极管,理论上无反向恢复时间,实际小于 10nS。
无刷直流电动机驱动回路的开关管MOSFET开关频率很高,所以考虑到这一点。根据以上三种二极管的性能之间的比较,选择反向恢复时间较短而且价格比较便宜的快速恢复二极管,从而可以满足开关频率高的特点。
(2)电容的选择
无刷电动机驱动回路中的高速驱动管AT、BT、CT是有Vcc直接供电,但是AB、BB、CB是没有直接供电电源的。如果要给三个开关管分别加一个供电电源,会使得电路很复杂,而且价格相对高。考虑到这一点,就在三个IR2103的VB和VS两端分别加一个极性电容C1、C5、C8。该电容的作用是通过快速恢复二极管D1悬浮充电,当作电源给相对应的AB、BB、CB供电。
IR2103的Vcc引脚前考虑到高频和低频的干扰影响IR2103工作,并且为了确保IR2103悬浮充电技术的稳定,所以要在Vcc端接上旁路电容,对高频和低频同时进行滤波。 图4.13
(3)电阻的选择
在LO端街上一个上拉电阻一次纺织IR2103芯片误操作损坏开关器件。在MOSFET的G端和S端之间街上电阻使MOSFET上堆积的电荷能快速释放,避免损坏功率器件。
4.3 模拟负载硬件设计
4.3.1电机机架设计
在模拟负载阶段,考虑到两个电机对敲之后运行可能会震动过大,所以挑选铝合金材料做了两个个支架(长100mm,高100mm)。在设计支架过程中遇到了很多问题。
一开始由于没有设计好打洞位置,打在了铝合金面板的最下方,在电机安装的时候发现电机运行时候与地板全部接触后,导致震动过大。后来进过重新计算,将电机位置上调了10mm。并选用沉重的铁板作为底座,防止电机震动的时候位置跑偏。在做底座的时候,一开始在底座打孔的时候并没有考虑到螺丝反装会导致地面不平,后来在精工师傅的指导下,重新对每个螺孔钻了一个下沉螺孔,以确保螺丝不会突出来,使底面很平。
4.3.2 发电机整流电路设计
支架完成之后就进行了空载测试,以测算出发电机的输出电流和输出电压。在发电机输出电路中,采用了6个1N4007整流二极管作为整流电路,然后选用旁路电容作为滤波电容。这些元器件全部焊接在驱动面板上预留的位置上。
5 硬件电路的焊接和调试
5.1 印刷电路板设计
参照起初设计的原理图,印刷电路板则分为两块,一块为驱动回路板,一块为控制回路板。两块面板都采用双面板来进行设计。在设计中严格遵循了一下原则:
(1)印刷电路中没有交叉电路。
(2)同一级电路的接地点尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也在该级接地点上。本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”电路的话,工作比较稳定,不会引起自激。
(3)本设计中印刷电路板电阻都按照卧式来进行焊接。
(4)总地线都按高频-中频-低频,按弱电到强电的顺序排列原则,级与级之间宁肯可接线长点。
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