CN112737425A - 一种基于cpld控制的直流无刷电机驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，包括控制信号比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出电路，所述的控制信号输入及电压信号比较电路与功率双极晶体管驱动电路连接，功率双极晶体管驱动电路与三相直流输出回路连接，此驱动电路可以实现对动力调谐陀螺仪的直流无刷电机高速转动的控制，电路性能稳定，可在环境条件差，动态要求较高***中工作使用，安全又可靠，此驱动电路可以实现对动力调谐陀螺仪的直流无刷电机高速转动的控制，电路性能稳定，可在环境条件差，动态要求较高***中工作使用，安全又可靠。

Description

一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路
技术领域
本发明属于直流无刷电机的控制技术领域，涉及一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，可用各种动力调谐陀螺仪中对陀螺的直流无刷电机的控制等领域。
背景技术
随着科技的发展，在航空领域各种产品上，对于调谐陀螺仪中直流无刷电机的控制要求越来越高，实现直流无刷电机的精确控制更显的尤为重要。原来的无刷直流电机控制电路抗干扰能力弱，电路性能不稳定，不能满足车载设备长期稳定的运行要求。
发明内容
本发明的目的是：本发明是一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，可用各种动力调谐陀螺仪中对陀螺的直流无刷电机的控制。
本发明的技术方案：
一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，包括控制信号比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出电路，所述的控制信号输入及电压信号比较电路与功率双极晶体管驱动电路连接，功率双极晶体管驱动电路与三相直流输出回路连接。
进一步，包括电压比较器N1、N2、N3，下拉电阻R1、R2、R3，CPLD控制信号A、B、C分别与电压比较器N1、N2、N3的引脚3相连，电压比较器N1、N2、N3的引脚2全部接基准电压，引脚5和引脚6分别短接，引脚8接电压VCC，引脚1和引脚4分别接电压VCC－，电压比较器N1、N2、N3的引脚7分别接下拉电阻R1、R2、R3，下拉电阻R1、R2、R3的另一端通过共地连接。
进一步，电压比较器N1、N2、N3的引脚3还分别与CPLD控制信号A、B、C相连。
进一步，电压比较器N1、N2、N3的引脚2连接的基准电压为1.2V。
进一步，电压VCC为15V，电压VCC－为－15V。
进一步，所述功率双极晶体管驱动电路，包括功率双极晶体管N4、N5、N6，功率双极晶体管N4的引脚1与下拉电阻的R1的一端连接，功率双极晶体管N5的引脚1与下拉电阻的R2的一端连接，功率双极晶体管N6的引脚1与下拉电阻的R3的一端连接，功率双极晶体管N4的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N5的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N6的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N4的引脚5和6与功率双极晶体管N5的引脚5和6，以及功率双极晶体管N6的引脚5和6均连接到公共端VSS，功率双极晶体管N4、N5、N6的引脚4分别与高速开关二极管V2、V4、V6正端连接。
电压VCC2－为－15V。
进一步，所述三相直流输出电路包括高速开关二极管V1、V2，V3、V4、V5、V6，限流电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，MOSFET阵列晶体管N7、N8、N9；
高速开关二极管V1的负端、限流电阻R5的一端、高速开关二极管V2的正端、限流电阻R7的一端均与功率双极晶体管N4的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N7A的栅极与限流电阻R4、R5的一端连接，MOSFET阵列晶体管N7B的栅极与限流电阻R6、R7的一端连接；
高速开关二极管V3的负端、限流电阻R9的一端、高速开关二极管V4的正端、限流电阻R11的一端均与功率双极晶体管N5的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N8A的栅极与限流电阻R8、R9的一端连接，MOSFET阵列晶体管N8B的栅极与限流电阻R10、R11一端连接；
高速开关二极管V5的负端、限流电阻R13的一端、高速开关二极管V6的正端、限流电阻R15的一端均与功率双极晶体管N6的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N9A的栅极与限流电阻R12、R13的一端连接，MOSFET阵列晶体管N9B的栅极与限流电阻R14、R15一端连接；
MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的源极均与电压VCC2－连接，MOSFET阵列晶体管N7B、N8B、N9B的源极均与电压VSS连接。
进一步，所述MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的漏极作为直流无刷电机三相输入，用于驱动直流无刷电机。
本发明的有益效果：
提供一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，包括控制信号电压比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出回路三大部分，此驱动电路可以实现对动力调谐陀螺仪的直流无刷电机高速转动的控制，电路性能稳定，可在环境条件差，动态要求较高***中工作使用，安全又可靠，此驱动电路可以实现对动力调谐陀螺仪的直流无刷电机高速转动的控制，电路性能稳定，可在环境条件差，动态要求较高***中工作使用，安全又可靠。
附图说明
图1是本发明一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路原理图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解：
本发明的第一个实施例：
如图1所示，一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，包括控制信号比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出电路，所述的控制信号输入及电压信号比较电路与功率双极晶体管驱动电路连接，功率双极晶体管驱动电路与三相直流输出回路连接。
进一步，包括电压比较器N1、N2、N3，下拉电阻R1、R2、R3，CPLD控制信号A、B、C分别与电压比较器N1、N2、N3的引脚3相连，电压比较器N1、N2、N3的引脚2全部接基准电压，引脚5和引脚6分别短接，引脚8接电压VCC，引脚1和引脚4分别接电压VCC－，电压比较器N1、N2、N3的引脚7分别接下拉电阻R1、R2、R3，下拉电阻R1、R2、R3的另一端通过共地连接。
电压比较器N1、N2、N3的型号LM211DR电压比较器。
进一步，电压比较器N1、N2、N3的引脚3还分别与CPLD控制信号A、B、C相连。
进一步，电压比较器N1、N2、N3的引脚2连接的基准电压为1.2V。
进一步，电压VCC为15V，电压VCC－为－15V。
进一步，所述功率双极晶体管驱动电路，包括功率双极晶体管N4、N5、N6，功率双极晶体管N4的引脚1与下拉电阻的R1的一端连接，功率双极晶体管N5的引脚1与下拉电阻的R2的一端连接，功率双极晶体管N6的引脚1与下拉电阻的R3的一端连接，功率双极晶体管N4的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N5的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N6的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N4的引脚5和6与功率双极晶体管N5的引脚5和6，以及功率双极晶体管N6的引脚5和6均连接到公共端VSS，功率双极晶体管N4、N5、N6的引脚4分别与高速开关二极管V2、V4、V6正端连接。
功率双极晶体管N4、N5、N6为型号PMD2001D功率双极晶体管。
进一步，所述三相直流输出电路包括高速开关二极管V1、V2，V3、V4、V5、V6，限流电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，MOSFET阵列晶体管N7、N8、N9；
高速开关二极管V1的负端、限流电阻R5的一端、高速开关二极管V2的正端、限流电阻R7的一端均与功率双极晶体管N4的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N7A的栅极与限流电阻R4、R5的一端连接，MOSFET阵列晶体管N7B的栅极与限流电阻R6、R7的一端连接；
高速开关二极管V3的负端、限流电阻R9的一端、高速开关二极管V4的正端、限流电阻R11的一端均与功率双极晶体管N5的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N8A的栅极与限流电阻R8、R9的一端连接，MOSFET阵列晶体管N8B的栅极与限流电阻R10、R11一端连接；
高速开关二极管V5的负端、限流电阻R13的一端、高速开关二极管V6的正端、限流电阻R15的一端均与功率双极晶体管N6的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N9A的栅极与限流电阻R12、R13的一端连接，MOSFET阵列晶体管N9B的栅极与限流电阻R14、R15一端连接；
MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的源极均与电压VCC2－连接，MOSFET阵列晶体管N7B、N8B、N9B的源极均与电压VSS连接。
进一步，所述MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的漏极作为直流无刷电机三相输入，用于驱动直流无刷电机。
本发明是一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，可用各种动力调谐陀螺仪中对陀螺的直流无刷电机的控制等领域。旨在解决动力调谐陀螺仪的直流无刷电机控制不稳定、易抗干扰等问题。
本发明的电路主要包括控制信号电压比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出回路，所述的控制信号电压比较电路与功率双极晶体管驱动电路连接，功率双极晶体管驱动电路与三相直流输出回路连接，
当CPLD给一个输入信号，信号经过电压比较器，与电压比较器的基准电压进行比较，电压比较器输出高电平或低电平，使得功率双极晶体管驱动工作，同时三相直流输出回路的的驱动芯片内部上桥臂和下桥臂开关导通，由于导通的两部分一个属于N沟道MOS场效应管，一个属于P沟道MOS场效应管，这种开关结构形式使得定子绕组电压和地之间，从而使得电流能够双向流动，从而实现直流无刷电机的控制。本发明对直流无刷电机控制稳定，信号抗干扰能力强，能实现CPLD对直流无刷电机精确有效的控制。
具体工作过程为：
当控制芯片CPLD分别给输入信号CPLD控制信号A、B、C，信号经过电压比较器N1、N2、N3，与电压比较器的基准电压进行比较，电压比较器输出高电平或低电平，使得功率双极晶体管N4、N5、N6驱动工作，同时三相直流输出回路的的驱动芯片N7、N8、N9内部上桥臂和下桥臂开关导通，由于导通的两部分一个属于N沟道MOS场效应管，一个属于P沟道MOS场效应管，这种开关结构形式使得定子绕组在一定的电压值和地之间，从而使得电流能够双向流动，得到A、B、C三相输出，从而实现直流无刷电机的三相控制。本发明对直流无刷电机控制稳定，信号抗干扰能力强，能实现CPLD对直流无刷电机精确有效的控制。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：包括控制信号比较电路、功率双极晶体管驱动电路、三相直流输出电路，所述的控制信号输入及电压信号比较电路与功率双极晶体管驱动电路连接，功率双极晶体管驱动电路与三相直流输出回路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：包括电压比较器N1、N2、N3，下拉电阻R1、R2、R3，CPLD控制信号A、B、C分别与电压比较器N1、N2、N3的引脚3相连，电压比较器N1、N2、N3的引脚2全部接基准电压，引脚5和引脚6分别短接，引脚8接电压VCC，引脚1和引脚4分别接电压VCC－，电压比较器N1、N2、N3的引脚7分别接下拉电阻R1、R2、R3，下拉电阻R1、R2、R3的另一端通过共地连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：电压比较器N1、N2、N3的引脚3还分别与CPLD控制信号A、B、C相连。
4.根据权利要求2所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：电压比较器N1、N2、N3的引脚2连接的基准电压为1.2V。
5.根据权利要求2所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：电压VCC为15V，电压VCC－为－15V。
6.根据权利要求1所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：所述功率双极晶体管驱动电路，包括功率双极晶体管N4、N5、N6，功率双极晶体管N4的引脚1与下拉电阻的R1的一端连接，功率双极晶体管N5的引脚1与下拉电阻的R2的一端连接，功率双极晶体管N6的引脚1与下拉电阻的R3的一端连接，功率双极晶体管N4的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N5的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N6的引脚2、引脚3分别接电压VCC2－，功率双极晶体管N4的引脚5和6与功率双极晶体管N5的引脚5和6，以及功率双极晶体管N6的引脚5和6均连接到公共端VSS，功率双极晶体管N4、N5、N6的引脚4分别与高速开关二极管V2、V4、V6正端连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：所述三相直流输出电路包括高速开关二极管V1、V2，V3、V4、V5、V6，限流电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15，MOSFET阵列晶体管N7、N8、N9；
高速开关二极管V1的负端、限流电阻R5的一端、高速开关二极管V2的正端、限流电阻R7的一端均与功率双极晶体管N4的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N7A的栅极与限流电阻R4、R5的一端连接，MOSFET阵列晶体管N7B的栅极与限流电阻R6、R7的一端连接；
高速开关二极管V3的负端、限流电阻R9的一端、高速开关二极管V4的正端、限流电阻R11的一端均与功率双极晶体管N5的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N8A的栅极与限流电阻R8、R9的一端连接，MOSFET阵列晶体管N8B的栅极与限流电阻R10、R11一端连接；
高速开关二极管V5的负端、限流电阻R13的一端、高速开关二极管V6的正端、限流电阻R15的一端均与功率双极晶体管N6的引脚4连接，MOSFET阵列晶体管N9A的栅极与限流电阻R12、R13的一端连接，MOSFET阵列晶体管N9B的栅极与限流电阻R14、R15一端连接；
MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的源极均与电压VCC2－连接，MOSFET阵列晶体管N7B、N8B、N9B的源极均与电压VSS连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于CPLD控制的直流无刷电机驱动电路，其特征在于：所述MOSFET阵列晶体管N7A、N8A、N9A的漏极作为直流无刷电机三相输入，用于驱动直流无刷电机。
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