无刷电机控制电路图分享

出处:网络整理 发布于:2026-05-13 14:02:44 | 85 次阅读

  电机的种类繁多,涵盖了舵机、无刷电机、有刷电机、步进电机、伺服电机等。本期我们将聚焦于其中的无刷电机,深入探讨其控制电路。

  在详细介绍无刷电机控制电路之前,我们先为不太熟悉的朋友介绍一下无刷电机内部的简化结构。无刷电机内部可简化为特定的结构,其最常见的控制方式是六步换相法。只需控制线圈电流按照特定顺序导通,就能使无刷电机转动。具体顺序如下:
  当 A 接入电源正极,B 接入电源负极,C 悬空时,转子会旋转至图①位置。
  在①的基础上,让 C 接入正极,B 接入负极,A 悬空,转子将从①位置旋转至图②位置。
  在②的基础上,C 接入正极,A 接入负极,B 悬空,转子将从②位置旋转至图③位置。
  在③的基础上,B 接入正极,A 接入负极,C 悬空,转子将从③位置旋转至图④位置。
  在④的基础上,B 接入正极,C 接入负极,A 悬空,转子将从④位置旋转至图⑤位置。

  在⑤的基础上,A 接入正极,C 接入负极,B 悬空,转子将从⑤位置旋转至图⑥位置。

  其顺时针旋转的电流导通顺序为:(A+,B,C×)→(A×,B,C+)→(A,B×,C+)→(A?,B+,C×)→(A×,B+,C)→(A+,B×,C) ,其中 “+” 代表接通电源正极;“” 代表接通电源负极;“×” 代表悬空。逆时针旋转的顺序则相反,即 (A+,B,C×)←(A×,B,C+)←(A,B×,C+)←(A?,B+,C×)←(A×,B+,C)←(A+,B×,C)。

  为了实现这 6 种电流方向,通常需要使用三个半桥来进行控制,例如以下的电路结构

  了解了这个电路的工作原理后,我们就可以选择合适的芯片进行设计。本次我们选用了 MPS 的 MP6539 作为驱动芯片,该芯片的内部逻辑框图如下(此处应插入芯片内部逻辑框图)。这个芯片内部集成了逻辑驱动,只需连接到外部由 MOSFET 组成的半桥,就可以驱动无刷电机。

  在了解了芯片的内部结构后,我们就可以开始进行电路设计了。采用定时器输出 6 组 PWM 信号,对 MP6539 电机驱动芯片进行逻辑控制。然后,MP6539 会控制输出栅极驱动信号 GHX 和 GLX,来驱动上管和下管。

  由于该芯片内置了 20 倍增益的放大器,我们可以将 R2 检流电阻检流后的电压输送给芯片内部的放大器接口 LSS,经过放大 20 倍后,从管脚 CSO 输出给单片机的 ADC 进行电流回采。这一设计非常方便,无需额外增加运算放大器。

  至此,基本的驱动部分就完成了。在大多数需要精确位置控制的场景,如机器人关节控制中,还需要额外增加一颗磁编码器进行闭环角度控制。关于磁编码器的相关内容,我之前也有介绍过,有一个开源项目采用了 MA732 作为磁编码器,用于无刷电机的闭环控制。感兴趣的朋友可以参考之前关于磁编码器的文章。

  通过以上的介绍,我们对无刷电机的控制电路有了更深入的了解。从六步换相法的原理,到芯片的选择与应用,再到闭环控制的实现,每一个环节都至关重要。在实际应用中,我们可以根据具体需求,灵活运用这些知识,设计出更加高效、稳定的无刷电机控制电路。
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