成本經(jīng)濟(jì)的低噪聲有刷直流電機(jī)控制解決方案(06-100)

　　有刷直流(BDC)電機(jī)廣泛被用于多種應(yīng)用中，包括許多小型設(shè)備和小家電。傳統(tǒng)上，小型設(shè)備/家電市場(chǎng)采用模擬控制方法來(lái)驅(qū)動(dòng)BDC電機(jī)。低成本單片機(jī)解決方案為BDC電機(jī)控制帶來(lái)方法的重大革新。BDC電機(jī)結(jié)合帶有智能的單片機(jī)即增強(qiáng)了此類小型設(shè)備的功能，同時(shí)又提高了能源效率。

　　本文描述了BDC電機(jī)的基本工作原理和應(yīng)用。此外，本文還給出了采用單片機(jī)的一種低成本實(shí)用BDC電機(jī)控制方案。在BDC電機(jī)中采用高效的單片機(jī)設(shè)計(jì)可以獲得運(yùn)行噪聲小、速度和扭矩控制精度高的低成本解決方案。

　　有刷直流(BDC)電機(jī)的工作原理

　　圖1示出的是BDC電機(jī)的基本構(gòu)造。圖中畫出的組件包括定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器。定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。有刷直流電機(jī)的類型根據(jù)電機(jī)定子或外殼中磁場(chǎng)的產(chǎn)生方式來(lái)劃分。根據(jù)有刷直流電機(jī)的類型，定子磁場(chǎng)可以由永磁鐵或定子中的繞組產(chǎn)生。對(duì)于后一種情況，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組可以是并行、串行、或混合方式連接。這三種有刷直流電機(jī)分別稱為并激電動(dòng)機(jī)、串激電動(dòng)機(jī)和復(fù)激電動(dòng)機(jī)。

　　定子產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)。這一靜止磁場(chǎng)圍繞在電樞(或稱轉(zhuǎn)子)的周圍。外加電源激發(fā)出電樞磁場(chǎng)。BDC電機(jī)軸上還有兩個(gè)圓弧形的銅片，稱為換向片。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，碳質(zhì)的電刷在換向器上滑動(dòng)。這樣就可以產(chǎn)生一個(gè)與定子的靜止磁場(chǎng)相吸引的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電樞和定子繞組中的電流由電池或其它直流電源供給(永磁BDC電機(jī)沒有定子繞組)。電池(或直流電源)提供恒定的直流電壓。電壓幅度決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此是電池或直流電源是一個(gè)線性激勵(lì)源。改變BDC電機(jī)速度的最有效方式是采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。PWM技術(shù)是以固定的頻率開關(guān)恒壓源。改變PWM信號(hào)的脈沖寬度可以調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。脈沖高低電平間的比例稱為PWM信號(hào)的占空比。直流電池電平的幅度等于PWM信號(hào)的平均幅度。