直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制電路設(shè)計指引

1、Vsp。我們使用一定占空比的PWM脈沖波對電解電容沖放電，將芯片輸出的PWM數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為相同比例的模擬信號，從而得到轉(zhuǎn)速控制電壓Vsp。調(diào)整PWM脈沖波的占空比，即改變了輸入Vsp的模擬電壓大小，從而使得風(fēng)速連續(xù)可調(diào)，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低。PWM波即脈寬調(diào)制波，在一定的載波頻率下，占空比可調(diào)的矩形波，此PWM波由MCI編程控制產(chǎn)生。 PWh載波頻率越高對Vsp電壓的調(diào)整越精確。具體硬件電路設(shè)計如下，見直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動控制電路原理圖。自逬豳氏機(jī)供電電路470iv'400V*3E5 E4 E3< >+ DC 33BVCN1直葩風(fēng)機(jī)接口<H-DC JWV-H+S¥R4

2、對于上面PWM區(qū)動電路，可從以下例子看出實(shí)際效果。例如。以下是由MCI編程產(chǎn)生，占空比為50 %的PWM波驅(qū)動信號，波形如下:在光耦的次級可得到模擬信號一一轉(zhuǎn)速控制電壓Vsp,該Vsp電壓有效值為3.77V o如下圖所示:SourceFVVol tags MBMkr«wnU rC1MT wV avgV hbhtonu當(dāng)改變PWM波的占空比，可得到不同電壓的 vsp。當(dāng)直流電動機(jī)每轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速反饋信號Vfg端會反饋12個方波脈沖，如下圖所示:檢測方波脈沖的周期，可得到脈沖的頻率，算出轉(zhuǎn)速。從而， 可根據(jù)現(xiàn)時的轉(zhuǎn)速對Vsp電壓作出相 應(yīng)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的升高、降低或微調(diào)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。3.2

3、電路設(shè)計321轉(zhuǎn)速控制電壓Vsp調(diào)壓驅(qū)動電路設(shè)計說明本電路采用光耦隔離驅(qū)動，光耦輸入端通過MCU俞入PWM脈沖波信號驅(qū)動，對光耦輸出端電路電解 電容沖放電，進(jìn)而得到連續(xù)可調(diào)的 Vsp。PWM波由MCI編程控制產(chǎn)生。PWMA波頻率越高對Vsp電壓的 調(diào)整越精確。具體要視需要和 MCI資源所定。現(xiàn)4011方案載波頻率用80Hz。CN1連接器各端分別對應(yīng)直流風(fēng)機(jī)各功能引出線；電機(jī)電源電壓Vs與控制電路電源電壓15V必須共地處理。IC1采樣光耦TLP521實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離驅(qū)動。R1為芯片灌電流限流電阻，并要保證光耦輸出端能得到足夠驅(qū)動電流。R2, R3為15V分壓電阻。在PWMt出占空比為100%，光耦

4、全導(dǎo)通情況下，要保證電阻R2上的電壓在直流風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)規(guī)定以內(nèi)，以保護(hù)風(fēng)機(jī)內(nèi)置電路。E1電解電容為濾波整流電容，對 R2電阻上的PWMfe壓波形整形為較為平滑的直流電壓波形Vsp,供直流風(fēng)機(jī)內(nèi)置驅(qū)動電路采樣控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速用。電容容值選擇應(yīng)恰當(dāng)，太大時充放電緩慢，會使速度調(diào)整慢；太小整流出來的Vsp電壓不平整，紋波大，會引起風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，不穩(wěn)定。內(nèi)置驅(qū)動電路芯片資料規(guī)定Vsp紋波典型值是10mV紋波范圍要在一4060mV內(nèi)。所以選用電解電容時'要讓Vsp電壓紋波的范圍控制在芯片規(guī)定的范圍里。這里選了 47卩F/25V （原來是47卩F/35V），已用在V型變頻機(jī)上，效果理想。C1為0.1卩

5、F陶瓷電容，濾除高頻雜波用。DZ1為5.6V穩(wěn)壓管，把R2上的電壓鉗位在最高5.6V，保護(hù)風(fēng)機(jī)內(nèi)置電路。直流風(fēng)機(jī)規(guī)格書中Vsp的電壓范圍一般規(guī)定在 06.5V范圍內(nèi)。美的現(xiàn)有穩(wěn)壓管物料中只有5.6V適用。當(dāng)Vsp輸入為5.6V時已能滿足系統(tǒng)風(fēng)速要求，所以選用5.6V。這只是參考值，具體設(shè)計是具體要求而定。R4為限流電阻，保護(hù)風(fēng)機(jī)內(nèi)置電路，還能起到一定抗干擾作用。C3為103高頻濾波電容，對EMI效果好；R8限流電阻；R1o偏置電阻，增加三極管開尖可靠性；Q1為增加芯片對光耦的啟動能力；針對室外機(jī)是戶外放置，由 FUSE D1、E2、R9組成風(fēng)機(jī)供電電路，通過 D1的單向?qū)ㄌ匦裕梢?有效防止

6、在斷電情況下臺風(fēng)引起風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動的發(fā)電現(xiàn)象，室內(nèi)風(fēng)機(jī)也可以在斷電時防止風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動使室內(nèi)芯片工作。 轉(zhuǎn)速反饋電路設(shè)計說明轉(zhuǎn)速反饋電路也是通過光耦隔離，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速反饋信號輸入光耦輸入端，光耦輸出端得到轉(zhuǎn)速反饋脈沖信號 輸入到MCU僉測，進(jìn)而得到風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。由原理圖電路可知，當(dāng)Vfg為低電平時，風(fēng)機(jī)反饋檢測也為低電平。IC2采樣光耦TLP521實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，根據(jù)是在使用情況，可以選用與TLP521相近型號的光耦，如 TLP781 等；R7為上拉及限流電阻，由于電機(jī)內(nèi)部風(fēng)速反饋端為集電極開路形式，所以需設(shè)計為上拉形式，電阻大小選擇 注意為光耦提供足夠驅(qū)動電流。R6為光耦輸出端限流電阻。R5為芯片灌電流限流

7、電阻，還能起到一定抗干擾作用。C2為0.001卩F陶瓷電容，濾除高頻雜波用。對于C2電容容值的選擇，當(dāng)用在噪聲比較大的環(huán)境下（如變 頻機(jī)室外機(jī)），可以用示波器觀察C2電容上的波形情況，如果波形不理想，可以把電容換成0.01卩F或0.1卩F。在V型變頻機(jī)上，室內(nèi)是用0.001卩F的，室外是用0.1卩F的。上面參考原理圖給出了各元器件的參考值。電阻均選用1/4W，5%精度的，高頻電容均為瓷片電容，耐 壓50V的，光耦均為TLP521。具體設(shè)計時還需要根據(jù)設(shè)計需要而定。C3選用0.01 uF對EMI效果明顯；D1選用1N5408,運(yùn)用二極管的單向?qū)ㄌ匦?；E1選用82U/450V，儲能濾波；R9斷電

8、放電電阻，選用120KQ -2W,&可以使用RY-2W-150KQ 土 5%設(shè)計注意事項(xiàng)1電機(jī)電源電壓與控制電路電源電壓必須進(jìn)行共地處理，否則無法驅(qū)動風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2 按照無刷直流電機(jī)的要求，輸入的 Vsp電壓為連續(xù)可調(diào)的模擬電壓，所以需增加濾波電容。同時注意E1電解電容的選擇：對PW脈沖波整流出來的電壓的紋波大小，和PWM脈沖波占空比改變整流5電壓的反應(yīng)速度，兩者要兼顧考慮。內(nèi)置驅(qū)動電路芯片資料規(guī)定Vsp紋波典型值是10mV紋波范圍要在一4060mV內(nèi)。所以選用電解電容時，要讓Vsp電壓紋波的范圍控制在芯片規(guī)定的范圍里。3 在噪聲環(huán)境下工作要考慮風(fēng)機(jī)反饋檢測電路的抗干擾措施。4在進(jìn)行軟件設(shè)計時需注意風(fēng)速調(diào)整的精度問題，每次調(diào)整占空比時注意風(fēng)機(jī)速度變化的大小，否則，容易 造成風(fēng)速波動。5由于直流無刷電機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩特性，所以在進(jìn)行電機(jī)起動時，可用小電壓起動，而不像交流風(fēng)機(jī)要用大電 壓起動以克服低壓大負(fù)載起動所造成的起動失敗，但必須注意輸出的起動電壓必須高出電機(jī)規(guī)格書所規(guī)定的最小值