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基于DRV8432的直流力矩电机驱动器的设计

时间:2015-12-05 09:51来源: 作者: 点击:
p> 引言 本文援用地址: drv8432是ti公司推出的一款双h桥pwm电机驱动器,工作电压可以到达50v,存在四种工作模式,并内置了包含欠压、过热、过载、短路掩护在内的维护电路,具备内阻
p>  引言

本文援用地址:

  drv8432是ti公司推出的一款双h桥pwm电机驱动器,工作电压可以到达50v,存在四种工作模式,并内置了包含欠压、过热、过载、短路掩护在内的维护电路,具备内阻小、效力高的特色[1],非常合适低压小功率直流力矩电机的驱动。

  1 设计进程

  drv8432的功效和组成可以用1来描写。

  drv8432有四个pwm信号输进口,一路pwm信号就可控制一个半桥,且内置了门级控制与驱动电路drv8432的每个半桥可以独破控制,母线电压也可以不一样,这样就便利使用一片drv8432来同时驱动不同电压需要的电机。drv8432通过m1、m2、m3三个模式抉择管脚来配置工作模式(如表1所示),通过otw和fault来表征故障(如表2所示),通过oc_adj脚与地之间所接的电阻来设置过流阈值(如表3所示)。当复位信号有效时,drv8432的驱动桥的输出为高阻状态。

  在设计中,我们将drv8432配置成了并联h桥cbc(cycle-by-cycle)限流工作模式,m3m2m1=010,按照单极性方法进行使用。这样,它的持续工作电流可以达到14a,峰值工作电流可以达到24a[1]。

  在并行工作模式下,drv8432内的a和b半桥造成一个并联半桥,由pwm_a控制,c和d半桥形成另一个并联半桥,由pwm_b控制,pwm_c和pwm_d接地在cbc(cycle-by-cycle)限流方式下,当出现电流过流时,drv8432会主动强行关断h桥上桥臂而翻开下桥臂,使电机线圈和h桥两个下桥臂构成通路来耗费能量,待电流进入正常范畴后再依照给定的pwm信号进行工作。

  drv8432的外围设计2所示,drv8432仅需一个12v电源作为节制电源输入,otw、fault、pwm_a、pwm_b、reset_ab、reset_cd、pow_ctrl均经光电耦合器与把持器相连,由受控于掌握器的继电器来实现drv8432的pvdd真个上电与断电。

  2 实验验证与改良

  (1)功率驱动输出口滤波电容选取问题

  假如按照2选取滤波电容(c8、c9、c12、c13),经实验,在工作状态下用万用表测量out_ab端和out_cd端,简直没有输出,无奈驱动电机,且c8、c12、c19 、drv8432均发热十分严峻。

  参考文献[2]给出的参考设计中,为drv8432的功率驱动输出口配置了电感和电容组成的低通滤波器,意在加强单个电感或者电容的滤波后果[3]。但按照2的取值将这个滤波电路(3所示)独自拿出来进行仿真,输入取为20khz,占空比为50%的脉冲电压源,其结果4所示,滤波器输出是震荡的,与不能正常输出这一实际情况相符。



  去掉c8和c12后,用万用表量out_ab跟out_cd,显示drv8432可以输出与电压给定命令一致的电压,可能畸形驱动电机,然而c19、drv8432仍发烧显明,用示波器丈量out_ab/out_cd端对地的波形,5所示,从中能够看出,波形震动,失真重大。

  在去掉c8和c12的情形下长时间工作时,drv8432还会偶发无输出的景象,此时进行测试,发现drv8432的输入波形正常、电源正常、fault和otw没有表征犯错,但用万用表测量out_ab端和out_cd端发现没有输出,用万用表分辨测量out_ab端和out_cd端对地电压时,发明两端对地电压相等,应当是drv8432内部产生了保护。对于这个现象,文献[4]以为drv8432在应用中要防止0%或100%占空比输入,两个pwm端都必须是脉冲输入时cbc模式才可以连续,否则h桥可能会涌现一种假逝世状况,因而呈现没有输出的现象。但我们没有对此进行验证和确认,而是持续去掉c9和c13,这时,用示波器测量出out_ab/out_cd端对地波形6所示,out_ab/out_cd端输出波形除有过冲外,波形是清楚的。此时,即便在长时光工作的情况下,c19和drv8432均没有显著的温升。

  从试验的成果看,按照参考文献[2]来配置滤波电容,drv84332不能正常工作,为此,咱们在终极的设计中将drv8432的功率输出口上的滤波电容全体去除了。

  (2)开机浪涌抑制问题

  在初的设计中,2中的r3,d3是不的,但这时的启动电流很大,7所示,电流峰值可濒临40a。这种开机浪涌,无论是对供电电源仍是对驱动器上的元器件来说都是不利的,必需采用办法来加以克制。

  抑制开机浪涌的常用办法有:在滤波电容处串入ntc热敏电阻、使用固定电阻器串入输入端来抑制启动电流、在固定电阻上并联电磁继电器或者三段双向可控硅等开关器件,当电源进入正常工作状态后再将此开关接通[5]。

  依照电路的实际情况,我们选用了第三种方式,在继电器输出触点上并联一个电阻(r3),为实现防反接功能,再增添一个与电阻串联的二极管(d3),如2所示,在使用万用表之前,应先进行"机械调零",即在没有被测电量时 ,使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。。在使用时,应用控制器控制继电器触点延时接通,即先经电阻r3限流,对电源滤波电容c19充电必定时间后再接通触点。延迟时间依照幻想电容和电流的定义进行估量(假设为恒流充电):由q=c×u=i×t,可得t=(c×u)÷i=(c×u)÷(u÷r),则t=(1000×10-6f×24v)÷ (24v÷1200&omega)=1.2秒,取延时为2秒,测得的启动电流曲线8所示,启动电流峰值至少下降了90%。

  3 结语

  这款基于drv8432的直流力矩电机驱动器胜利地利用于小型转台的驱动,经使用验证,drv8432十分适合小功率直流力矩电机驱动。因为其体积很小,外围设计简略,因此,drv8432也不失为研制一体化电机的可选计划。

  参考文献:

  [1]drv8432/drv8412:dual bridge pwm motor driver[r/ol].

  [2]drv8432 evm motor driver evaluation board user&rsquos guide[r/ol]. slou291a.pdf

  [3]郑军奇.emc电磁兼容设计与测试案例剖析.2.[m]北京:电子产业出社,2009:163-166

  [4]drv8432烧坏起因[r/ol].deyisupport/question_answer/analog/f/60/t/19887.aspx

  [5]陆红.一种抑制启动时发生刹时浪涌电流的电路.中国,cn 201576933 u[p].2010-09-08

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