電機電路分析

最近有一個項目要求驅動一個60V的直流有刷電機調速,之前做的都是低壓電的驅動,48V的已經是較高的,現在需要做一個60V的驅動,不好搞。

網上買了一個別人的調壓模塊來研究:

電機電路分析

可以看到接口非常簡單,只有電源輸入、電機輸出還有一個用來調速的電位器接口。

為了便於分析,我們把電路板上的散熱片拆掉先,上個全家福:

電機電路分析

初步分析了一下電路,

從電機的正極開機,先是一個保險絲①,絲印標的是20A的,保險絲接在電源正極P+和電機輸出的正極M+上,我們先往下分析把,這樣的話我們可以看到正極接了一個水泥電阻到LM317②Vin腳上,想必這個LM317是給低壓控制部分電路供電的。LM317的中間輸出引腳接的是電阻串聯的一個電源指示LED燈③,分析LM317,關鍵看輸出的電壓是多少V的,我們看到調節引腳上是接了兩個電阻,一個是30K,一個是5.6K,根據LM317電壓輸出的計算公式UO=1.25V(1+30K/5.6K)= 6.69V(實際測量輸出是9.3V)

電機電路分析

這樣LM317穩壓模塊的電路就分析完了,輸出以下原理圖。

電機電路分析

順著LM317的輸出,我們可以看到是給NE555④供電的,NE555是時基集成電路,這樣我們可以知道這個模塊是通過NE555調節脈衝輸出寬度實現調壓的。先看一下NE555的典型應用:

電機電路分析

電機電路分析

電機電路分析

電機電路分析

根據板子上的電路分析,得到以下電路圖:

電機電路分析

NE555時基電路

可以看到板子上的放電電容是由兩個102(100pF)的電容串聯組成的,根據電容串聯計算公式

C1*C2/(C1+C2) = 500pF。

假設變阻器為1K阻值,剛好處於中點處。

脈衝寬度:

TL = 0.7R2C = 0.7*(1000Ω+500Ω)*500 X 10-12S = 0.525ns

TH = 0.7(R1+R2)C = 0.7*(1000Ω+1000Ω+1000Ω)*500 X 10-12S = 1.050ns

T = 0.525+1.050 = 1.575ns。

關鍵的兩部分電路分析完了,剩下的就是驅動端的電路了,

看到驅動電路的核心元件是兩個p75nf75的N溝道的mos管,核心參數如下:

電機電路分析

MOS管關鍵參數

按照硬件分析得到下面得原理圖

電機電路分析

電機驅動電路

可以看到最後在電機輸出端加了一個MBR10200CT高耐壓肖特基二極管。

電機電路分析

續流肖特基二極管關鍵參數

增加這個肖特基二極管的作用是續流,因為不接二極管的時候,當MOS管關斷時,電機裡面有線圈,會給MOS管DS極間一個很高的瞬間電壓,可能會擊穿MOS管。當接了這個二極管,MOS管關斷一瞬間,電機和二極管間形成導通迴路,產生續流效果,保護MOS管。


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