评价网 > 科教论文 > 工学毕业论文 > 电子信息工程论文 > 正文

免费毕业论文--基于Motorola单片机的电动自行车控(4)

2013-06-14 01:09 ,TO-220 封装，能提供多 种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保 护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。主要特点：1、输出电流可达 1A  2、输出电压：5V  3、过热保护 4、短路保护 5、输出晶体管 SOA 保护。
 7805的外形图及引脚排列：
 

 7805功能框图
  7805典型应用电路
 

 7815为三端稳压+15V输出，其性质与7805相同。由于7815与7805的输入电压和电流都有一定的限制，为避免造成稳压器的输入电压、电流过大，在输入端串入100欧小功率的电阻，这样可以起到分压和限流的作用。输入与输出两端并上电解电容主要是为了起到滤波作用，避免电路中高频信号的干扰。此外，7815的输入端还串入了一个二极管，利用二级管的单向导电特性，可以避免+36V电源电压极性接反而造成稳压器损坏的故障。
3.3.2 控制器主电路
 控制器主电路如下图所示,电源电压为36V直流。主电路的电子开关管采用采用二二导通的控制方式，即在任一瞬间使两个N沟道MOSFET开关管同时导通，这种工作方式称作两相导通星型三相六状态工作方式，在二二导通工作方式下，开关管的导通顺序应为：VT1,VT2→VT2,VT3→VT3,VT4→VT4,VT5→VT5,VT6→VT6,VT1。在这种工作方式下，每个周期共有6种导通状态。每隔60°电角度工作状态改变一次，每个开关管导通120°电角度。
 
 
3.3.3 驱动电路设计
 为控制主电路中MOSFET的通断，则需设计相应的驱动电路。上述全桥电路中使用了6个功率场控制器件，功率场控制器件泛指一切用电压信号控制工作电流的电力电子器件。这类器件的基本特点是输入阻抗极高，因而所需驱动功率很小，而且大多数器件在控制信号撤除之后即会自行关断，是一种高性能的自关断器件。与各种双极型电力电子器件相比，功率MOSFET从原理到性能都有很多独特之处。MOSFET可以有多种驱动方式，通常最简单和最方便的方法是通过TTL集成电路、CMOS集成电路和专用集成电路芯片驱动。专用驱动集成电路的体积小、外围电路简单、可靠、应用广泛。能用于MOSFET驱动的集成电路很多，典型的有：IR公司的IR21系列、Unitrode公司的UC3704~3715系列、Harris公司的HA4080系列、Maxim公司的MAX621C和4427C系列、飞思卡尔公司的MC3415X系列、Telcom公司的TC4421系列等。本设计中采用高压集成驱动电路IR2103来驱动同一桥臂的上下两个MOSFET管。使用IR2103可以避免同一桥臂的上下两管同时导通，同时该芯片集成了电荷泵，通过选择合适的外接电容和反向二极管就能够构成自举电路，很好的用于高端驱动的NMOS管。IR2103的典型连接图如下： （科教范文网http://fw.nseac.com）
 
 MOS管用于高频高速电路，大电流场合。用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。利用IR2103外围自举电容和反向二极管可以得到足够的短路电流去驱动NMOS管。
 IR2103外围自举电容和反向二极管的选择：在IR2103高端部分工作时，既需要保证在开关管关断过程中自举电容充电时间足够短，又应保证在开关管导通过程中电容电压下降不大，这就要求自举电容具有合适的电容量且漏电流要小。反向二极管的选择则要求在高端打开时，其反向漏电流必须足够小，以维持自举电容两端的压差。此处二极管选用块恢复二极管FR107，电容选用105uf/32V的无极性电容。
 IR2103的外形图及功能框图：
IR2103外形图
 
  
         IR2103功能框图
 IR2103的输入/输出时序图
 
  
 从时序图中可以看出：当HIN为高电平时，输出端HO为高电平，对应着同一桥臂中上面的功率管导通。当LIN为低电平时，输出端LO为低电平，对应着同一桥臂中下面的功率管导通。而当HIN为高电平，LIN为低电平时，输出端HO和LO均为低电平，即不会出现同一桥臂上下两管同时导通的现象保证了系统的安全性。
 
 
3.3.4 位置传感器的选择及安放
 一、位置传感器的选择：全桥驱动方式下，电子开关的换相是根据位置传感器检测到的信号来决定换相导通的。无刷电机中常用的位置传感器有以下几种：1、电磁式传感器 2、光电式传感器 3、霍尔式位置传感器。虽然位置传感器如何选择和安放是由制造厂家决定的，但是作为使用者，在设计电动自行车控制系统时应该知道这方面的一些知识。目前，无刷电机内部使用较多的位置传感器是霍尔式位置传感器。霍尔式位置传感器是利用“霍尔效应”进行工作的。利用霍尔式位置传感器工作的无刷直流电机的永磁转子，同时也是霍尔式传感器的转子。通过感知转子上的磁场强弱变化来辨别转子所处的位置。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。霍尔效应原理如下图所示：

                内容来自www.nseac.com
 霍尔效应原理
 UH=Rh*I*B/d,其中RH——霍尔系数；I——通过的电流；B——垂直于I的磁感应强度；d——导体的厚度。
 所以利用永磁转子的磁场，对霍尔半导体通入直流电，当转子的磁场强度大小和方向随着它的位置不同而发生变化时，霍尔半导体就会输出霍尔电动势，霍尔电动势的大小和相位随转子位置而发生变化，从而起到检测转子位置的作用。霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品，它是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的。它能感知一切与磁有关的物理量，又能输出相关的电控信息，所以霍尔集成电路既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器，它一般采用DIP或扁平封装。按输出方式可分为线性型和开关型，常用开关型霍尔集成电路作为传感元件，它的外形像一只普通晶体管，如下图所示：
 
 
 
 集成电路原理图如下：
 
 二、位置传感器的放置
 常用的三相无刷直流电机