ARM LPC2101的无刷直流电机控制方案

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  LPC2101是基于16/32位 ARM7 CPU嵌入高速Flash闪存的微控制器,具备高性能,小体积封装,低功耗,片上可选择多种外设等优点,应用范围很广。

       其具备的多种32位和16位定时器、10位A/D转换器和每个定时器上PWM匹配输出特性,尤其适用于工业控制。

  无刷直流电机是一种易驱动电机,适用于变速和启动转矩很高的应用,它的使用范围从大规模的工业模具到调光控制的小型电机(12V直流电机),外形和尺寸也是各种各样。

  1 无刷直流电机的基本原理

  无刷直流电机一般由定子、转子和金属壳体等组成,如图1所示,通过反向极性的吸引产生扭矩使电机运转。一旦转子开始运转,固定的刷子和转子部分将不断反复地连接、断开,电动势和反电动势在转子旋转过程中产生,新的电极总是和定子极性相反。由于这种变换是固定的,因此转子以一种固定的形式运动。通过给电机施加反向电压和反向的转子线圈电流,使南北极性翻转,电机改变其运动旋转方向。

无刷电机组成

图1 无刷电机组成

  速度和电机的扭矩大小是依据电机旋转产生的磁场强度来控制的,而电机的旋转能量是依赖于通过电流大小来控制的,因此调整电机转子的电压和电流可以改变电机的速度。本电机速度的控制是根据LPC2101微控制器的PWM信号的变化而产生的。

  2 无刷直流电机的控制

  2.1 双向旋转

  驱动有刷直流电机的双向旋转,可通过全桥驱动电路改变电流来实现完成,如图2所示。这个全桥驱动电路由N通道的MOSFET管组成,当Q2和Q3关闭的时候,Q1和Q4导通电机正相旋转;当Q1和Q4关闭时,Q2和Q3导通电机反相旋转。

使用全桥电路双向旋转

图2 使用全桥电路双向旋转