基于DSC的直流電機(jī)半橋驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)

　　為避免這種情況的產(chǎn)生，在Q2的漏極和源極之間并聯(lián)一個二極管D5，用來增加一個短路續(xù)流通路，降低VS端對地的負(fù)過沖，同時電阻R5也可以減小負(fù)過沖時，流入VS引腳的電流，由于該電阻處于自舉電容的充電回路中，因此不宜過大，其阻值應(yīng)小于5Ω。另外，適當(dāng)選取自舉電容的容值也可以有效避免VS的負(fù)過沖，通常建議自舉電容的容值要大于0.47μF，并且電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)越小，也越有助于避免V_bs的負(fù)過沖。

　　同時，在芯片的COM引腳和Q2的漏極之間設(shè)計(jì)了一個限流電阻R6。當(dāng)VS負(fù)過沖超過V_bs導(dǎo)致VB電平低于COM時，該電阻可抑制流入COM引腳的電流，防止因芯片內(nèi)部COM端到VB端的寄生二極管導(dǎo)通，而造成HO的鎖定。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)軟件采用C語言在TI公司提供的DSP集成編譯器CCS3.3環(huán)境下編寫。根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)可知，系統(tǒng)軟件需要根據(jù)所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，控制DSC輸出相應(yīng)的PWM信號，并實(shí)時監(jiān)控電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)速，計(jì)算出實(shí)際轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速的誤差。然后根據(jù)這個誤差，采用增量PI算法，得出PWM控制信號的修正量，實(shí)時修正PWM信號的占空比，使直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速并保持穩(wěn)定。與此同時，DSC還要通過ADCINA0通道，定時檢測流入直流電機(jī)的電流值，當(dāng)該電流超出電機(jī)的額定電流時，立即關(guān)閉PWM輸出，停止向直流電機(jī)供電，防止因工作在過流狀態(tài)而燒毀電機(jī)。軟件流程如圖4所示。

        PWM信號采用TMS320F2810的事件管理器A(EVA)的通用定時器1產(chǎn)生。由事件管理器B(EVB)的通用定時計(jì)數(shù)器3對直流電機(jī)的正交編碼信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由通用定時器4每隔30ms讀取T3CNT的計(jì)數(shù)值。在通用定時器4的周期中斷函數(shù)中，程序計(jì)算出電機(jī)的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)速度，根據(jù)這個速度計(jì)算出當(dāng)前電機(jī)的速度偏差e(k)。將該偏差和前一次速度偏差e(k-1)一起代入PI函數(shù)計(jì)算PWM調(diào)整增量ΔUcmp。該增量值加上當(dāng)前的PWM占空比Ucmp后，寫入比較寄存器T1CMPR中，調(diào)整PWM信號輸出的占空比。在接下來的一個周期中，2810的T1PWM_T1CMP引腳將按照新的占空比輸出PWM信號。采用事件管理器A的通用定時器2定時啟動ADC模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，在ADC中斷函數(shù)中，根據(jù)公式計(jì)算出電流值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否要關(guān)閉PWM輸出。

　　總結(jié)

　　本系統(tǒng)采用國際整流器公司的半橋驅(qū)動器IR2183，設(shè)計(jì)了一個半橋驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對大功率直流電機(jī)的驅(qū)動。采用TI公司推出的高性能32位實(shí)時數(shù)字信號控制器(DSC)TMS320F2810，對電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并采用增量PI算法動態(tài)調(diào)整PWM控制信號，實(shí)現(xiàn)了對直流電機(jī)安全高效的實(shí)時控制。本系統(tǒng)在保證高可靠性的前提下，充分兼顧了低成本和高性能這兩方面的需求。

　　目前直流電機(jī)在地鐵、電動車、礦山、電梯、造紙印刷、船舶機(jī)械、精密機(jī)床中都得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)在上述工業(yè)自動化領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] IR2183 Datasheet[Z/OL].http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2183.pdf
　　[2] TMS320F2810 Datasheet[Z/OL].http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tms320f2810.pdf
　　[3] 任志斌.電動機(jī)的DSP控制技術(shù)與實(shí)踐[M].北京:中國電力出版社,2012