課程設(shè)計(jì)--一種脈寬調(diào)制執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　一種脈寬調(diào)制執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　系別： 電子電氣工程系 </p><p>　　專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　班級(jí)： </p><p>　　姓名：

2、 </p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　時(shí)間： 2013年6月30日 </p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>　　********

3、*************************************************************</p><p>　　題目：一種脈寬調(diào)制執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目的：</b></p><p>　　1。實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣控制、電機(jī)拖動(dòng)、變流技術(shù)等課程內(nèi)容的應(yīng)用；</p><p>

4、;　　2．掌握利用集成PWM芯片、H橋芯片快速搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的方法。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　理解好系統(tǒng)原理、任務(wù)要求、搞清楚芯片原理、認(rèn)真查閱資料、合理借鑒他人經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)完成任務(wù)目標(biāo)，電路結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單緊湊。 </p><p>　　自選單片機(jī)，并利用集成PWM芯片（SG3525

5、）、H橋芯片（LMD18200）快速搭建電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；實(shí)現(xiàn)較好性能開環(huán)控制。系統(tǒng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、停止（即剎車）設(shè)定和顯示。</p><p>　　單片機(jī)（MCU）主要對(duì)顯示器（類型自選）、按鍵（個(gè)數(shù)自己決定，功能要滿足要求）、SG3525芯片等的控制。用SG3525產(chǎn)生PWM波，送給LMD18200，由18200驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。充分利用兩芯片的保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)保護(hù)。</p><p>　　選作

6、部分：給電機(jī)引入測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼盤、或其他轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。（MCU與后級(jí)芯片要用光耦隔離） </p><p>　　最后要給出驅(qū)動(dòng)電路對(duì)應(yīng)的電機(jī)容量。</p><p>　　電路圖要求用軟件Protel99繪制。 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一.課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析.......

7、.........................................4</p><p>　　二.PWM調(diào)速控制概述............................................4</p><p>　　直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制..............................................4</p><p>

8、　　PWM調(diào)速控制的原理.............................................5</p><p>　　三.SG3525芯片簡(jiǎn)介..............................................5</p><p>　　功能簡(jiǎn)介.....................................................

9、..5</p><p>　　引腳功能及特點(diǎn)簡(jiǎn)介.............................................6</p><p>　　工作原理.......................................................7</p><p>　　四. 智能功率集成電路LMD18200簡(jiǎn)介............

10、................9</p><p>　　性能簡(jiǎn)介.......................................................9</p><p>　　引腳定義及功能.................................................9</p><p>　　H橋驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)述.........

11、......................................11</p><p>　　工作原理......................................................12</p><p>　　典型應(yīng)用......................................................13</p>&l

12、t;p>　　五.控制電路結(jié)構(gòu)原理圖.........................................13 </p><p>　　開環(huán)控制方框圖................................................13 電路設(shè)計(jì)原理..................................................14</p>&

13、lt;p>　　六.總結(jié).........................................................16七.參考文獻(xiàn).....................................................16 </p><p><b>　　一.課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析</b></p><p>　　直流伺服電動(dòng)機(jī)因調(diào)速性能

14、好、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，故在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防裝備、科學(xué)研究以及第三產(chǎn)業(yè)中都有大量的應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用來做為執(zhí)行元件或信號(hào)元件，用于傳遞和變換信號(hào)。</p><p>　?、胖绷魉欧妱?dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路可以采用分離器件來搭建，但是這種方法容易造成研制周期加長、電路體積增大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及可靠性下降等問題。為了提高驅(qū)動(dòng)電路的可靠性和穩(wěn)定性，所以完全有必要選擇一種新的驅(qū)動(dòng)方式，以達(dá)到減小電路體積以及提高電路可靠性的目的。<

15、;/p><p>　　選用美國國家半導(dǎo)體公司(NS)生產(chǎn)的專門用于運(yùn)動(dòng)控制的LMD18200T智能功率集成電路就是一種很好的解決方案。LMD18200T是一種體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、內(nèi)部集成了多種保護(hù)電路、單片即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)全橋驅(qū)動(dòng)的集成功率放大器，故可有效減少系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，顯著提高系統(tǒng)的可靠性，充分體現(xiàn)了集成功率放大器外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、控制功能全面的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?、圃?/p>

16、計(jì)算機(jī)電機(jī)控制技術(shù)中，PWM調(diào)速是眾多電機(jī)調(diào)速技術(shù)中較為成熟和應(yīng)用廣泛的。PWM調(diào)速中PWM脈沖的產(chǎn)生可用硬件，也可用軟件；硬件需直接經(jīng)濟(jì)投入，技術(shù)上可用分立元件，也可用專用集成芯片；軟件生成PWM脈沖需編程技術(shù)投入，同時(shí)耗費(fèi)MCU技術(shù)，對(duì)MCU性能有一定要求。</p><p>　　本次課設(shè)已指定PWM脈沖使用專用芯片SG3525，驅(qū)動(dòng)也用專用芯片LMD18200。 </p><p>　　

17、二.PWM調(diào)速控制概述</p><p><b>　?、逯绷麟姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制</b></p><p>　?、胖绷麟姍C(jī)轉(zhuǎn)速控制類型</p><p>　　直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速時(shí)受到磁飽和限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵(lì)磁線圈電感較大動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方

18、法用得很少。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，改變電樞電壓可通過多種途徑實(shí)現(xiàn)，其中PWM(脈寬調(diào)制)便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。</p><p>　　⑵直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=(U-IR)/Kφ其中U為電樞端電壓，I為電樞電流，R為電樞電路總電阻，φ為每極磁通量，K為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p&

19、gt;　　㈡PWM調(diào)速控制的原理</p><p>　　PWM調(diào)速控制的基本原理是按一個(gè)固定頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和斷開的時(shí)間比(占空比)來改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”，從而改變平均電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，其速度增加，電機(jī)斷電時(shí)其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時(shí)間，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。而且采用PWM技術(shù)構(gòu)成的無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)．啟停時(shí)對(duì)直流系統(tǒng)無沖

20、擊，并且具有啟動(dòng)功耗小、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為nmax，且設(shè)占空比為D=t／T，則電機(jī)的平均速度nd為：nd= nmaxD 由公式可知，當(dāng)改變占空比D=t／T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格地講，平均速度與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可將其近似的看成線性關(guān)系。</p><p>　　在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路中，PWM信號(hào)由外部控制電路提供

21、，并經(jīng)高速光電隔離電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)邏輯與放大電路后，驅(qū)動(dòng)H橋下臂MOSFET的開關(guān)來改變直流電機(jī)電樞上平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速。</p><p>　　三.SG3525芯片簡(jiǎn)介</p><p>　?、錝G3525功能簡(jiǎn)介</p><p>　　SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較

22、器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。</p><p>　?、鍿G3525引腳功能及特點(diǎn)簡(jiǎn)介</p><p>　　SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：</p>

23、<p>　?、?Inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。⑵.Noninv.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。⑶.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸

24、入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。⑷.OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。⑸.CT(引腳5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。⑹.RT（引腳6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。</p><p>　?、?Discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。</p><p>　?、?Soft-Start(引腳8)：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接

25、一只5 的軟啟動(dòng)電容。⑼.Compensation(引腳9)：PWM比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。⑽.Shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。⑾.Output A（引腳11）：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。</p><p>　　⑿.Gro

26、und(引腳12)：信號(hào)地。⒀.Vc(引腳13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。⒁.Output B（引腳14）：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。⒂.Vcc（引腳15）：偏置電源接入端。⒃.Vref(引腳16)：基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。</p><p>　　SG3525具有的特點(diǎn)如下所示：</p><p>　?、殴ぷ麟妷悍秶鷮挘?—35V。⑵5

27、.1（1 1.0%）V微調(diào)基準(zhǔn)電源。⑶振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz—400KHz.</p><p>　?、染哂姓袷幤魍獠客焦δ堋＂伤绤^(qū)時(shí)間可調(diào)。⑹內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。⑺具有輸入欠電壓鎖定功能。⑻具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。⑼逐個(gè)脈沖關(guān)斷。⑽雙路輸出（灌電流/拉電流）： mA(峰值)。</p><p>　?、鏢G3525的工作原理</p><p>

28、　　SG3525內(nèi)置了5.1V精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。</p><p>　　輸入SG3525的誤差信號(hào)經(jīng)過

29、誤差放大器放大后，與其內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，比較器輸出的脈寬信號(hào)再經(jīng)分相器分成兩路互不重疊的A，B兩相脈寬信號(hào)，經(jīng)具有圖騰柱結(jié)構(gòu)的輸出端11和14腳輸出，輸出波形如下圖所示：</p><p>　　由上圖可知，鋸齒波的高低電位分別為3 . 3 V和0 . 9 V，故控制電路送給SG3525的控制電壓信號(hào)應(yīng)在0.9 V至3.3 V之間變化，如果控制信號(hào)小于0.9 V，則控制效果和0.9 V相同；同樣地，如果

30、控制信號(hào)大于3.3 V，則和3.3 V的控制效果相同。并且控制信號(hào)在0.9 V – 3.3 V之問變化時(shí)，控制信號(hào)越大，則輸出的脈寬越寬。</p><p>　　SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳8）上通常接一個(gè)5uF的軟啟動(dòng)電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到

31、輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)， SG3525才開始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反

32、之亦然。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng) Shutdown（引腳10）上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程。注意，Shutdown引腳不能懸空，</p><p>　　四.智能功率集成電路LMD18200簡(jiǎn)介</p><p>　?、?

33、 LMD18200性能簡(jiǎn)介</p><p>　　LMD18200T是NS公司生產(chǎn)的專門用于直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的智能功率集成電路,具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。它將4個(gè)DMOS管構(gòu)成的H橋及其控制邏輯電路封裝在一個(gè)ll引腳的芯片中。它的工作電壓高達(dá)55 v；連續(xù)工作電流3 A，峰值電流高達(dá)6 A；每個(gè)開關(guān)器件的導(dǎo)通電阻典型值為0.3歐姆；</p><p>　　輸入信號(hào)兼容TTL和CMOS信號(hào)

34、；具有溫度報(bào)警、過熱以及負(fù)載短路保護(hù)能力。</p><p>　?、?LMD18200引腳定義及功能</p><p>　　⑴.LMD18200的內(nèi)部電路框圖為：</p><p><b>　?、?引腳定義及功能</b></p><p>　　LMD18200的引腳圖如下所示（此中包含兩種封裝形式）：</p>&l

35、t;p>　?、?其中LMD18200的引腳的功能表為：</p><p>　　㈢.H橋驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)述</p><p>　　H橋電路的四中工作狀態(tài)如下所示：</p><p>　　從圖（a）到圖（d）分別表示H橋式驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)工作狀態(tài)的切換，電機(jī)分別處于正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)和短路制動(dòng)4個(gè)狀態(tài)。從圖中可以看出，該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路可以完成本例的兩個(gè)基本要求：通過三極管的放大，

36、保證了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流；通過橋式電路，對(duì)不同開關(guān)的選擇，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的數(shù)字電平控制三極管的導(dǎo)通和截止，從而控制小電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　LMD18200邏輯真值表</p><p>　　方式l：PWM 信號(hào)中既包含方向信息又包含幅值信息，PWM 信號(hào)從3腳輸入，5腳接至邏輯高電平。50％占空比PWM 信號(hào)對(duì)應(yīng)于零驅(qū)動(dòng)，平均負(fù)載電流為零。大于50％占空比PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)于正向電流，負(fù)

37、載電流從OUTPUT1流向OUTPUT2。小于50％占空比PWM 信號(hào)對(duì)應(yīng)于反向電流，負(fù)載電流從OUTPUT2流向OUTPUT1。</p><p>　　Vs POWER SUPPLY和GROUNDING是直流電源的正、負(fù)輸入端。</p><p>　　CURRENT SENSE OUTPUT是電流檢測(cè)輸出端。每輸出l A電流，引腳8輸出377uA的采樣電流。</p><p

38、>　　㈣.LMD18200工作原理</p><p>　　LMD18200T內(nèi)部集成了4個(gè)DMOS管，組成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的H橋驅(qū)動(dòng)電路。H橋高側(cè)DMOS功率器件要求其柵極驅(qū)動(dòng)電壓大于電源正極約8 V以上才能導(dǎo)通。為此該集成電路設(shè)置了內(nèi)部充電泵電路，它由一個(gè)300 kHz振蕩器控制，充電泵電容被充電至14 V左右。此柵極驅(qū)動(dòng)電壓上升時(shí)間典型值為20us，適用于工作頻率1 kHz左右的情況。如果要求更高的工作頻率，需

39、要外接自舉電容?？墒褂脙蓚€(gè)10 nF的電容器分別接于引腳1、2和引腳10、1 1之間，使柵極驅(qū)動(dòng)電壓上升時(shí)間在100 ns以下，允許開關(guān)頻率高達(dá)500 kHz。引腳2、10接直流電動(dòng)機(jī)的電樞兩端，正轉(zhuǎn)時(shí)電流的方向應(yīng)該從引腳2到引腳10；反轉(zhuǎn)時(shí)電流的方向應(yīng)該是從引腳10到引腳2。電流檢測(cè)引腳8可以外接一個(gè)對(duì)地電阻，通過此電阻來檢測(cè)輸出電流的情況。內(nèi)部保護(hù)電路設(shè)置的過電流閾值是10 A，當(dāng)超過該值時(shí)，會(huì)自動(dòng)封鎖輸出，并周期性地自動(dòng)恢復(fù)輸出。

40、如果過電流持續(xù)時(shí)間過長，過熱保護(hù)將關(guān)閉整個(gè)輸出。過熱信號(hào)可以通過引腳9輸出，當(dāng)結(jié)溫達(dá)到145℃時(shí)引腳9有輸出信號(hào)。</p><p>　　㈤.LMD18200典型應(yīng)用為：</p><p>　　LMD18200提供雙極性驅(qū)動(dòng)方式和單極性驅(qū)動(dòng)方式。雙極性驅(qū)動(dòng)是指在一個(gè)PWM周期里，電動(dòng)機(jī)電樞的電壓極性呈正負(fù)變化。雙極性可逆系統(tǒng)雖然有低速運(yùn)行平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)，但存在著電流波動(dòng)大，功率損耗較大的缺點(diǎn)，尤

41、其是必須增加死區(qū)來避免開關(guān)管直通的危險(xiǎn)，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電動(dòng)機(jī)的控制。而單極性驅(qū)動(dòng)方式是指在一個(gè)PWM周期內(nèi),電動(dòng)機(jī)電樞只承受單極性的電壓。</p><p>　　在LMD18200典型應(yīng)用中，PWM控制信號(hào)是通過引腳5輸入的，而轉(zhuǎn)向信號(hào)則通過引腳3輸入。根據(jù)PWM控制信號(hào)的占空比來決定直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。采用一個(gè)增量型光電編碼器來反饋電動(dòng)機(jī)的實(shí)際位置，輸出AB兩相，檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置

42、，形成閉環(huán)位置反饋，從而達(dá)到精確控制電機(jī)。</p><p>　　五.控制電路結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　?、?此電路的開環(huán)控制方框圖為：</p><p><b>　　㈡.電路設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)電路中以SG3525 和LMD18200為電路核心芯片。 SG3525 為脈寬調(diào)制控制器， LMD1

43、8200 為電機(jī)雙向驅(qū)動(dòng)芯片。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1) PWM 信號(hào)的產(chǎn)生PWM信號(hào)由SG3525芯片產(chǎn)生，脈沖的頻率由該芯片的5 、6 腳所接電容C3 和電阻 R3 參數(shù)決定；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 P2 可以得到1 .16kHz ～35 .1kHz 范圍內(nèi)的PWM 信號(hào)；調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 P1 可以使占空比在10 ％～100

44、％范圍內(nèi)變化，有效的控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。</p><p>　?、齐姍C(jī)驅(qū)動(dòng)電壓的產(chǎn)生：</p><p>　　① 后級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片使用 LMD18200，但SG3525 最大的驅(qū)動(dòng)電流為400mA ，不能滿足 3A 電流的驅(qū)動(dòng)要求，因此將SG3525 輸出引腳 11 和14 分別連接到地。</p><p>　?、?反饋R1 接 VREF 端將芯片內(nèi) OC 三極管輸出轉(zhuǎn)變

45、為TTL 電平輸出</p><p>　?、?LMD18200 具有過熱自動(dòng)保護(hù)功能，在溫度達(dá)到170 ℃ 時(shí)，芯片自動(dòng)斷電，當(dāng)溫度達(dá)到145 ℃ 時(shí)。芯片通過第 9 腳輸出過熱信號(hào)，因未使用其他判斷電路或單片機(jī)，此引腳輸出信號(hào)無用，通過R4 直接拉到高電平</p><p>　?、?滑片開關(guān)S1 接到LMD18200 的3 腳DIR 端控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向</p><p>

46、;　?、?芯片4 腳為強(qiáng)制停機(jī)信號(hào)輸入端，高電平有效，因不存在外圍控制電路，直接將其接地</p><p>　　⑥ 芯片的2 腳和10 腳為電機(jī)驅(qū)動(dòng)引腳。7 .5V ～18V 非穩(wěn)定電壓通過K2 送入L7805ACV 產(chǎn)生5V 直流穩(wěn)壓，電容C5 、 C8 和C9 為輸入和輸出端電源濾波，減少電源噪聲</p><p>　?、?電機(jī)供電電源通過K3 輸入，濾波電容C6 和 C7 應(yīng)根據(jù)所選擇的

47、供電電壓來選擇合適的耐壓值，發(fā)光二極管D2 為電路工作指示燈，在供電電壓為12V 時(shí)，電阻 R7 推薦值為 1K ，在供電電壓為24V時(shí)，R7 的推薦值為1 .5K。</p><p>　　控制電路如下圖所示:</p><p>　　通過上述實(shí)驗(yàn)，通過改變占空比，我們即可發(fā)現(xiàn)：</p><p>　　也就是說：當(dāng)Q1與Q4導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)Q3與Q2導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)

48、Q1與Q3導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)不工作；當(dāng)Q2與Q4導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)不工作。由此，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)于電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向以及剎車的控制。</p><p>　　電機(jī)容量為：P=U*I=12*3=36W</p><p><b>　　六.總結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)中，所運(yùn)用的控制系統(tǒng)為開環(huán)，所用的器件較少，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。所用到的主要的核心器件便是電流型

49、PWM控制器SG3525芯片以及接收PWM波，并由此驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的LMD18200芯片。其中SG3525是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的，并在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓的變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理性的新型控制器。</p><p&

50、gt;　　而LMD18200是專門用于運(yùn)動(dòng)控制的智能功率集成電路，其具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。由于在其內(nèi)部集成了多種保護(hù)電路，故單片即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并能有效減小系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，顯著提高系統(tǒng)的可靠性。充分體現(xiàn)了集成功率放大器外圍電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠、控制功能全面的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　因此用這兩種芯片為核心組合起來的電路將能夠顯著改善一般電路研制周期長、電路體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及可靠性下降的問題，

51、并切實(shí)能夠提高驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我明白了在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)問題中合理選擇器件的重要性，我更明白了在日常的學(xué)習(xí)和生活中，我們要更多的認(rèn)識(shí)和了解盡可能多的器件，并學(xué)好專業(yè)知識(shí)，這樣在我們?cè)O(shè)計(jì)電路時(shí)就會(huì)有多種可能的選擇，從而獲得最最優(yōu)化、最為完美的設(shè)計(jì)方案，以最少的器件，最簡(jiǎn)單的電路完成和解決我們的問題，做到簡(jiǎn)單、高效！</p><p>　　真誠的感謝老師對(duì)

52、我的指導(dǎo)和幫助！</p><p><b>　　七.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王劃一、楊西俠自動(dòng)控制原理.北京：國防工業(yè)出版社.2012，6</p><p>　　[2] 江曉安、董秀峰. 模擬電子技術(shù).西安: 西安電子科技大學(xué)出版社.2008，3</p><p>　　[3] 陳伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系