控制电路 - 一种24V直流电机驱动器设计

　　在单片机控制电路设计中， 选用美国Microchip公司的PIC16F690单片机， 与其他系列单片机相比， 它的最大优点表现在引脚少、功能强、可直接带LED负载; 具有低耗能工作方式， 较简便地实现掉电保护;外围配置简单、明晰、提高了整机的可靠性; 并且具有较强的抗干扰性， 大大提高了抵御外界的电磁干扰和本机控制电路的电磁干扰的能力， 从而提高了工业电脑自动控制器的适应能力。

　　设计中， 要求电压和电流信号都能作为控制信号， 达到控制电机的转向及转速目的， 为此先设计了一个电流/电压转换电路， 如图2所示。若输入4~20mA 控制电流， 则可以在采样电阻R44上形成0 4~2 V 的电压值， 输入到单片机中进行处理。在采样电阻的两端并联一个瞬态二极管， 起到保护的作用， 电容的存在可以起到滤波作用， 令输入到单片机的电压信号更加稳定。

　　图2 电流/电压转换电路

　　由于电机在正常工作时对电源的干扰很大， 如果只用一组电源会影响单片机的正常工作， 所以选用双电源供电。电源系统采用DC /DC 转换芯片IB1215LS- 1W 和IB1209LS - 1W, 电路设计， 如图3 所示。

　　为防止瞬时输入电压过大， 在电源入口放置稳压芯片7818, 再经过瞬态二极管的降压， 最后进入DC /DC芯片， 得到两路电压15 V 和9 V, 电感L 1 和L2 的作用是组成 LC滤波网络， 可以进一步减少输入输出纹波， 利用这两路电压经过三端稳压芯片78L05就可以得到需要的5 V和+ 5 V 两路电源系统， 分别给单片机控制电路和驱动电路供电。

　　图3 系统的电源电路设计

　　2.3 驱动电路

　　由于功率MOSFET 是压控元件， 具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点， 满足高速开关动作需求， 因此采用IR 公司的场效应管IRF9540和IRF540构成H 桥电路的桥臂。H 桥电路中的4个功率MOSFET 分别采用n沟道型和p沟道型， 设计的电路原理， 如图4所示。

　　数字电平上下跳变时， 集成电路耗电发生突变，引起电源产生毛刺。数字电路越复杂， 数据速率越高， 累计的电流跳变越强烈， 高频分量越丰富， 而普通印刷电路板不能完全吸收逻辑电平跳变产生的电压毛刺， 这种噪声会严重干扰电路。为了实现interwetten与威廉的赔率体系 电路和数字电路的隔离， 提高信噪比， 有效的抑制噪声对模拟电路的干扰， 在PWM 信号从控制系统引出之后， 需要经过光电隔离， 才能送入驱动电路。在不影响驱动器整体性能的前提下， 使用TLP521- 1光电耦合器， 主要考虑的是价格因素。

　　运放2902在电路中用作比较器， 把输入逻辑信号同基准电压比较， 转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。运放的输入电压范围不能接近负电源电压， 否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管D 13。输入端的电阻R 50用于限流，R66用于在输入悬空时把输入端降为低电平。

　　当运放2902 输出端为低电平时， 三极管Q25截止， 场效应管Q23导通。三极管Q16导通， 场效应管Q19截止， 输出为高电平。当运放输出端为高电平时，三极管Q25导通， 场效应管Q23截止。三极管Q16截止， 场效应管Q19导通， 输出为低电平。

　　图4 基于MOSFET的驱动电路设计