[发明专利]小型有刷电动伺服控制器

摘要

小型有刷电动伺服控制器，包括数字电路、功率电路和隔离电路；数字电路包括DSP芯片、FPGA、AD芯片、上电复位电路Ⅰ、运算放大器、门电路Ⅰ；功率电路包括H桥模块、MOSFET驱动模块、上电复位电路Ⅱ、门电路Ⅱ和MOSFET管；本发明针对输出扭矩较大的有刷电机进行伺服控制器设计，使得电机功率驱动线缆减少，可靠性得以提高，更加满足小型化要求；硬件电路设计过程中，进行了数字与功率部分的隔离，以提高电路工作的稳定性；电路除了具备电机驱动功能以外还增加了火工品时序输出功能，更加适应小型制导武器对伺服的工作要求。

主权项

小型有刷电动伺服控制器，其特征在于：包括数字电路、功率电路和隔离电路；数字电路包括DSP芯片、FPGA、AD芯片、上电复位电路Ⅰ、运算放大器、门电路Ⅰ；功率电路包括H桥模块、MOSFET驱动模块、上电复位电路Ⅱ、门电路Ⅱ和MOSFET管；数字电路和功率电路通过各自的电源模块进行供电，在电源模块处于上电复位未稳定前，上电复位电路Ⅰ和上电复位电路Ⅱ分别产生低电平信号，电源模块稳定后，上电复位电路Ⅰ和上电复位电路Ⅱ分别产生高电平信号；运算放大器连接安装在外部作用对象上的位置传感器，跟踪反映外部作用对象位置的电压信号；AD芯片通过SPI接口与DSP芯片相连，当接收到的上电复位电路Ⅰ的高电平信号时，从运算放大器采集电压信号转换成数字量提供给DSP芯片；DSP芯片接收上电复位电路Ⅰ的信号，当接收高电平信号时，开始工作，从外部接收时序控制指令和位置指令，对接收的位置指令进行解析，将控制指令与AD芯片提供数字量的差值进行PID控制算法计算，得到用于控制PWM占空比，进而转化成控制模式和控制极性的值并发送至FPGA；将时序控制指令直接发送至FPGA；FPGA通过EMIFA接口与DSP芯片进行数据交互，接收上电复位电路Ⅰ的信号，当接收高电平信号时，根据接收的时序控制指令产生工作时序控制信号并发送至门电路Ⅰ，根据接收的控制模式和控制极性的值确定单位周期内PWM波的占空比，得到PWM控制信号并发送至隔离电路；门电路Ⅰ接收上电复位电路Ⅰ的信号，将该信号与工作时序控制信号进行相与，得到的时序控制信号发送至隔离电路；隔离电路接收上电复位电路Ⅰ的信号，当接收到高电平信号时，将PWM控制信号发送至H桥模块；将接收时序控制信号发送至MOSFET驱动模块和门电路Ⅱ；门电路Ⅱ接收上电复位电路Ⅱ的信号，将该信号与隔离电路输出的时序控制信号相与，将结果输出给H桥模块与MOSFET驱动模块；H桥模块从隔离电路接收PWM控制信号，将PWM控制信号进行驱动放大，并输出至直流电机，由直流电机带动外部作用对象运动，同时H桥模块也受门电路II输出的信号控制，在门电路II输出低电平时保证PWM输出为高阻态；MOSFET驱动模块将从隔离电路接收的信号进行放大，驱动MOSFET管，进而控制外部作用对象按照工作时序进行动作，外部作用对象将相应工作时序的状态结果通过隔离电路发送至FPGA，由FPGA发送至DSP芯片，由DSP芯片传输至外部。