CN110176878A - 一种基于stm32的直流无刷电机驱动控制器 - Google Patents

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唐德宇
唐杨
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明提供的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器；包括控制芯片、电源模块、驱动模块，所述电源模块内多级变压器为控制芯片和驱动模块分别供电，所述控制芯片与驱动模块连接，驱动模块与直流无刷电机连接。本发明采用STM32F405RGT6作为驱动控制器主控芯片，与采用DSP、FPGA、STM32F407等作为主控芯片的无刷直流电机控制器相比，可大大降低控制器的成本，减少控制器体积。同时，本***采用电流和温度的双重保护，使控制器具有良好的可靠性，具有极佳的应用推广前景。

Description

一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器
技术领域
本发明涉及一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器。
背景技术
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器；包括控制芯片、电源模块、驱动模块，所述电源模块内多级变压器为控制芯片和驱动模块分别供电，所述控制芯片与驱动模块连接，驱动模块与直流无刷电机连接。
所述电源模块包括48V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V 变压器，48V变15V变压器的输入端和输出端分别与48V直流电源和 15V变5V变压器连接，15V变5V变压器的输出端与5V变3.3V变压器连接。
所述驱动模块包括3相桥式驱动器，3相桥式驱动器与三相电压型桥式逆变电路模块连接，三相电压型桥式逆变电路模块与直流无刷电机连接。
所述控制芯片的输出端与相桥式驱动器连接，控制芯片的输出的输入端分别与电流传感器和安装在直流无刷电机上的霍尔传感器连接。
霍尔传感器采集电机实时位置及转速后通过霍尔信号接收模块输入控制芯片。
所述控制芯片还通过MAX485接口芯片与上位机连接。
所述8V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V变压器分别输出15V、5V、3.3V三种电压为直流无刷电机、3相桥式驱动器、MAX485 接口芯片、电流传感器、温度传感器、霍尔信号接收模块和STM32 芯片供电。
所述控制芯片型号为STM32F405RGT6。
所述三相电压型桥式逆变电路模块通过6个MOSFET功率管组成， MOSFET功率管的背面安装有温度传感器。
所述MAX485接口芯片与上位机的通信接口采用485通信接口。
本发明的有益效果在于：采用STM32F405RGT6作为驱动控制器主控芯片，与采用DSP、FPGA、STM32F407等作为主控芯片的无刷直流电机控制器相比，可大大降低控制器的成本，减少控制器体积。同时，本***采用电流和温度的双重保护，使控制器具有良好的可靠性，具有极佳的应用推广前景。
附图说明
图1为驱动控制器的结构示意图；
图2为驱动控制器的控制***图；
图3为驱动控制器的温度采集电路原理图；
图4为驱动控制器的电流采集电路原理图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器；包括控制芯片、电源模块、驱动模块，所述电源模块内多级变压器为控制芯片和驱动模块分别供电，所述控制芯片与驱动模块连接，驱动模块与直流无刷电机连接。
所述电源模块包括48V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V 变压器，48V变15V变压器的输入端和输出端分别与48V直流电源和 15V变5V变压器连接，15V变5V变压器的输出端与5V变3.3V变压器连接。
所述驱动模块包括3相桥式驱动器，3相桥式驱动器与三相电压型桥式逆变电路模块连接，三相电压型桥式逆变电路模块与直流无刷电机连接。
所述控制芯片的输出端与相桥式驱动器连接，控制芯片的输出的输入端分别与电流传感器和安装在直流无刷电机上的霍尔传感器连接。
霍尔传感器采集电机实时位置及转速后通过霍尔信号接收模块输入控制芯片。
所述控制芯片还通过MAX485接口芯片与上位机连接。
所述8V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V变压器分别输出15V、5V、3.3V三种电压为直流无刷电机、3相桥式驱动器、MAX485 接口芯片、电流传感器、温度传感器、霍尔信号接收模块和STM32 芯片供电。
所述控制芯片型号为STM32F405RGT6。
所述三相电压型桥式逆变电路模块通过6个MOSFET功率管组成， MOSFET功率管的背面安装有温度传感器。
所述MAX485接口芯片与上位机的通信接口采用485通信接口。
一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，包括STM32芯片、 48V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V变压器、MAX485接口芯片、电流传感器、霍尔信号接收模块、6个MOSFET功率管组成的三相电压型桥式逆变电路模块、3相桥式驱动器、温度传感器。所述STM32直流无刷电机驱动控制器由48V直流电做输入电源，经过 15V电压模块，5V电源模块，3.3V电源模块，分别可输出15V、5V、 3.3V三种电源为直流无刷电机、3相桥式驱动器、MAX485接口芯片、电流传感器、温度传感器、霍尔信号接收模块和STM32芯片供电。所述STM32芯片与3相桥式驱动器连接，所述3相桥式驱动器与MOSFET 功率管的栅极连接，所述STM32芯片与MAX485接口芯片连接，所述 STM32芯片与电流传感器连接，所述电流传感器与MOSFET功率管的输出连接，所述STM32芯片与霍尔信号接收模块连接，所述STM32 芯片与温度传感器连接。
所述的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述STM32核心控制器的具体型号为STM32F405RGT6。
所述的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述电机实时位置及转速采集采用霍尔传感器和霍尔信号接收模块。
所述的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述通信接口采用485通信接口。
所述的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：算上输入的48V直流电，本驱动控制器可以向器件提供48V，15V，5V， 3.3V四种直流电源。
所述的一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述温度传感器为负温度系数热敏电阻，其特性是温度越高，电阻阻值越小，热敏电阻放置于MOSFET功率管的正背面，用于监测控制器的温度。
本发明的控制***图如图2所示，STM32芯片通过RS-485串行总线接口与其他设备或上位机相连，使得驱动控制器具有扩展性。若与上位机相连即可实现上位机对STM32芯片采集的电流信号、霍尔信号、温度信号进行实时显示，也可实现通过上位机对STM32芯片进行远程控制，保证实验时人员安全。当上位机传递信号给STM32芯片让电机工作时，STM32芯片先读取此时直流无刷电机的霍尔信号，计算出6路PWM信号的导通情况，然后把6路PWM信号传给3相桥式驱动器驱动三相电压型桥式逆变电路的MOSFET功率管工作，从而产生三相交流电使电机运行。运行时STM32芯片会实时采集电流信号、霍尔信号、温度信号，通过电流、温度信号的反馈制定控制闭环，保证驱动控制器、直流无刷电机的可靠安全运行。通过霍尔信号实时算出 3相桥式驱动器6路PWM信号的导通情况，保证电机正常运行。
本发明的温度采集电路原理图如图3所示，负温度系数热敏电阻的特性是温度越高，电阻阻值越小。当驱动控制器发热时，热敏电阻R1的阻值会下降，从而使R1的电压减小，ADC通道采样的数值为R1的电压，采样值也变小，则通过采样算出的电压值变小，对应算出电阻R1的值变小，换算出来的温度变高。
本发明的电流采集电路原理图如图4所示，所示原理图以三相中的A相为例，其他两相与本相相同，三相电压型桥式逆变电路逆变出的A相电流流经电流传感器ACS724-50AB，然后给直流无刷电机 A相供电，电流传感器采样后转换输出的电压经过电压跟随器后，连接到STM32芯片具有ADC通道的I/O口，通过STM32芯片或上位机转换即可读出电流。

Claims (10)

1.一种基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：包括控制芯片、电源模块、驱动模块，所述电源模块内多级变压器为控制芯片和驱动模块分别供电，所述控制芯片与驱动模块连接，驱动模块与直流无刷电机连接。
2.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述电源模块包括48V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V变压器，48V变15V变压器的输入端和输出端分别与48V直流电源和15V变5V变压器连接，15V变5V变压器的输出端与5V变3.3V变压器连接。
3.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述驱动模块包括3相桥式驱动器，3相桥式驱动器与三相电压型桥式逆变电路模块连接，三相电压型桥式逆变电路模块与直流无刷电机连接。
4.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述控制芯片的输出端与相桥式驱动器连接，控制芯片的输出的输入端分别与电流传感器和安装在直流无刷电机上的霍尔传感器连接。
5.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：霍尔传感器采集电机实时位置及转速后通过霍尔信号接收模块输入控制芯片。
6.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述控制芯片还通过MAX485接口芯片与上位机连接。
7.如权利要求2所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述8V变15V变压器、15V变5V变压器、5V变3.3V变压器分别输出15V、5V、3.3V三种电压为直流无刷电机、3相桥式驱动器、MAX485接口芯片、电流传感器、温度传感器、霍尔信号接收模块和STM32芯片供电。
8.如权利要求1所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述控制芯片型号为STM32F405RGT6。
9.如权利要求4所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述三相电压型桥式逆变电路模块通过6个MOSFET功率管组成，MOSFET功率管的背面安装有温度传感器。
10.如权利要求6所述的基于STM32的直流无刷电机驱动控制器，其特征在于：所述MAX485接口芯片与上位机的通信接口采用485通信接口。
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