[發明專利]一種多功能電機驅動器及控制方法

在審

• 申請號: 201710507199.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107093968A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 陳松;李翔;陳蘊
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學城市建設學院;安徽建筑大學
• 主分類號: H02P7/29
• 分類號: H02P7/29;H02P27/04;H02P8/14
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種多功能電機驅動器，其特征在于，包括STM32控制器，STM32控制器分別通過直流電機驅動電路、交流電機驅動電路、步進電機驅動電路控制直流電機、交流電機、步進電機啟動、停止或改變轉速；STM32控制器的管腳PD0、PD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6分別與按鍵SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7連接，按鍵SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7分別代表“選擇直流電機”、“選擇交流電機”、“選擇步進電機”、“加速”、“減速”、“啟動”、“停止”；STM32控制器的管腳PB1、PB2、PB4、PB5、PB6用于輸出脈沖信號；STM32控制器的數模輸出管腳PA0、PA1、PA2用于輸出電壓信號；STM32控制器的管腳PC0和PC1用于輸出數字信號0、1。

2.如權利要求1所述的多功能電機驅動器，其特征在于，直流電機驅動電路由四個二極管VD1-VD4和四個三極管V1-V4構成，三極管V1與二極管VD1并聯，三極管V2與二極管VD2并聯，三極管V3與二極管VD3并聯，三極管V4與二極管VD4并聯，二極管VD1、VD2、VD4、VD3首尾順序連接；直流電機電樞M一側接在二極管VD1和VD3之間，另一側接在二極管VD2和VD4之間；

STM32控制器的管腳PB1、PB2輸出2個脈沖信號，管腳PB1連接三極管V1和V4基極，管腳PB2連接三極管V2和V3基極；當PB1從輸出高電平變為輸出低電平時，VD2和VD3用于續流；當PB2從輸出高電平變為輸出低電平時，VD1和VD4用于續流；

當PB1管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時，對應三極管V1和V4導通，電機正轉；當PB2管腳輸出正脈沖占空比大于0.5時，對應三極管V2和V3導通，電機反轉；當PB1和PB2管腳輸出正脈沖占空比等于0.5時，電機停轉；改變PB1和PB2管腳輸出的脈沖信號的占空比，就改變了功率驅動電路輸出信號的占空比，改變加在直流電機電樞上的平均電壓，從而改變直流電機的轉速。

3.如權利要求1所述的多功能電機驅動器，其特征在于，交流電機驅動電路由3個正弦波發生器MAX038模塊電路組成，即MAX038芯片U2、U3、U4；正弦波發生器MAX038模塊電路的A0、A1管腳用于選擇波形類型，STM32控制器的管腳PC0和PC1連接A0和A1管腳，當A1輸入數字信號1，輸出正弦波；

STM32控制器的數模輸出管腳PA0連接芯片U2的FADG管腳，芯片U2輸出信號到交流電機A相繞組，通過PA0輸出電壓值控制芯片U2輸出正弦信號的頻率；

STM32控制器的數模輸出管腳PA1連接芯片U3的FADG管腳，芯片U3輸出信號到交流電機B相繞組，通過PA1輸出電壓值控制芯片U3輸出正弦信號的頻率；

STM32控制器的數模輸出管腳PA2連接芯片U4的FADG管腳，芯片U4輸出信號到交流電機C相繞組，通過PA2輸出電壓值控制芯片U4輸出正弦信號的頻率；

MAX038芯片U2-U4共產生3個相位相差120度的正弦波，通過改變正弦波的頻率，改變加在交流電機上的交流電頻率，從而改變交流電機轉速。

4.如權利要求1所述的多功能電機驅動器，其特征在于，STM32控制器的管腳PB4-PB6輸出3個脈沖信號，輸出到單電壓功率放大電路，單電壓功率放大電路中：

步進電機A繞組線圈與電阻R1串聯，然后與二極管VD5并聯；當PB4為1時，三極管Q1導通，電源對步進電機A繞組線圈L1和R1供電，步進電機A繞組通電；當PB4為0時，三極管Q1截止，電源不對步進電機A繞組線圈供電，電流經過二極管VD5續流；

步進電機B繞組線圈與電阻R2串聯，然后與二極管VD6并聯；當PB5為1時，三極管Q2導通，電源對步進電機B繞組線圈L2和R2供電，步進電機B繞組通電；當PB5為0時，三極管Q2截止，電源不對步進電機B繞組線圈供電，電流經過二極管VD6續流；

步進電機C繞組線圈與電阻R3串聯，然后與二極管VD7并聯；當PB6為1時，三極管Q3導通，電源對步進電機C繞組線圈L3和R3供電，步進電機C繞組通電；當PB6為0時，三極管Q3截止，電源不對步進電機C繞組線圈供電，電流經過二極管VD7續流；

通過PB4-PB6輸出的信號來控制步進電機繞組電流的通斷；通過改變PB4-PB6輸出的脈沖頻率，來改變步進電機的轉速。

5.一種多功能電機驅動器的控制方法，其特征在于，通過按鍵改變輸出信號的特征量，通過改變脈寬，占空比，以改變加在直流電機電樞上的平均電壓，從而改變直流電機的轉速；使用3個正弦波發生器，通過改變正弦波的頻率，改變加在交流電機上的交流電頻率，以控制交流電機；通過改變脈沖頻率，來改變步進電機的轉速。