[发明专利]一种有刷直流电机多闭环驱动控制器

说明书

技术领域：

本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种在低电压环境下工作的有刷直流电机多闭环驱动控制器。

背景技术：

车载控制系统的供电一般都是使用电压为24V或者12V的直流电源，市面上的直流电机控制器在低压环境下，只支持小功率输出。

一般的有刷直流电机多闭环驱动控制器只有速度控制环，或者加入电流控制环，但是温度因素对系统控制的影响，本系统加入温度控制环，使系统稳定性进一步提高。

大部分的驱动器的电流检测部分采用霍尔感应器件，这种器件成本高，且体积大，增大了PCB的设计尺寸，本系统采用康铜丝检测电阻，大大降低了成本，简化了电路，缩小了PCB尺寸。使其在体积要求比较严格的应用领域有更大的空间。

发明内容：

本发明提供一种有刷直流电机多闭环驱动控制器，针对车载系统的低压环境下，直流电机控制器输出功率低的问题，提供了一种低电压输入、高功率输出的有刷直流电机多闭环驱动控制器，其制作简单，成本低，体积小，能广泛应用于车载控制系统。

本发明提供的技术方案为：

一种有刷直流电机多闭环驱动控制器，包括上位机、通信接口模块、MCU控制模块、电机驱动模块、信息采集模块和电源模块，上位机通过通信接口模块与MCU控制模块输入端连接，MCU控制模块输出端与电机驱动模块输入端连接，电机驱动模块输出端与直流电机连接，信息采集模块输入端与电机驱动模块和直流电机连接，信息采集模块输出端与MCU控制模块连接，通信接口模块、MCU控制模块和电机驱动模块均与电源模块连接；其特征在于，所述电机驱动模块包括两块半桥控制芯片和H桥驱动电路。

所述电机驱动模块中半桥控制芯片为IR2110，其接收来自MCU控制模块的PWM信号，PWM信号通过阻容电路调节死区时间，防止同侧桥臂上下导通，H桥驱动电路为8个NMOS功率管组成，其中每个桥臂由两个功率管并联组成，增大驱动功率。第一半桥控制芯片与第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管连接，第一NMOS管与第二NMOS管并联组成左半桥上桥臂，第三NMOS管与第四NMOS管并联组成左半桥下桥臂；第二半桥控制芯片与第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管连接，第五NMOS管与第六NMOS管并联组成右半桥上桥臂，第七NMOS管与第八NMOS管并联组成右半桥下桥臂。

所述信息采集模块包括速度采集模块、电流采集模块和温度采集模块。

所述电流采集模块包括康铜丝电阻以及运放电路。

所述温度采集模块包括数字温度传感器。

本发明的原理为：通信接口模块，负责上位机与下位机的通信连接，通过在上位机发送指令即可控制电机的运动；MCU控制模块，负责接收上位机发来的指令，对相应指令控制电机驱动模块使电机执行相应的动作，同时还负责收集由信息采集模块采集过来的数据，并对数据进行处理；电机驱动模块，由半桥控制电路以及多个大功率MOS管组成；信息采集模块，包括速度采集模块用来采集电机实时速度，电流采集模块用来采集电机工作电流，温度采集模块用来监测整个系统的温度；电源模块，负责将供电电压转换成各模块所使用的电压，为各模块提供直接电源。

本发明中，所述通信接口模块为通信芯片和光耦隔离电路，MCU控制模块通过通信接口模块与PC机实现通信电平的相互转换，实现相互之间的通信。

本发明中，所述MCU控制模块为一个微控制器芯片及其相关的晶振电路和上电复位电路，负责接收信息采集模块发送过来的数据并进行相应处理，同时控制电机驱动模块，调节电机执行相应转速与转向。

本发明中，所述电机驱动模块由栅极驱动模块和改进的H桥驱动电路组成，其中栅极驱动模块为两块半桥控制芯片，H桥驱动电路主要由8个N沟道mos功率管组成。

本发明中，所述信息采集模块由速度采集模块、电流采集模块、温度采集模块组成，其中速度采集模块主要由光电编码器组成；电流采集模块由康铜丝电阻以及运放检测电路组成，康铜丝电阻将电流信号转换成电压信号给运放电路，运放电路将信号处理后再转换成微控制器能处理的电压值；温度检测模块主要由数字温度传感器组成，与微控制器连接，将检测到的温度值通过数字信号的形式发送给MCU。

有益效果：