图1 控制系统原理框图

　　2.2 控制电路

　　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.为了实现模拟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.

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