MOSFET在电动车无刷电机控制器中的应用
MOSFET在电动车无刷控制器中的应用
蔡林高级应用工程师
苏州硅能半导体科技股份有限公司
摘要：本文介绍了电动自行车无刷控制器的热设计、短路保护时间确定及驱动电路的优化。
第一节：电动自行车无刷电机控制器的热设计
z概述
由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点，已经被广泛地应用在电动车的控制器里。但是如果设计和使用不当，会经常损坏MOSFET。一旦损坏，MOSFET的漏源极短路，晶圆将被严重烧毁。通常MOSFET损坏模式包括：过流、过压、雪崩击穿、超出安全工作区等。这些原因导致的损坏最终都是因为晶圆温度过高而损坏，所以在设计控制器时，热设计是非常重要的。MOSFET的结点温度必须经过计算，确保在使用过程中MOSFET结点温度不会超过其最大允许值。
z无刷电机控制器简介
由于无刷电机具有高扭矩、长寿命、低噪声等优点，已在各领域中得到了广泛应用，其工作原理也已被大家广为熟知。国内电动车电机控制器通常工作方式为三相六步，工作及原理图如图1所示，其中Q1, Q2为A相上管及下管；Q3, Q4为B相上管及下管；Q5, Q6为C相上管及下管。MOSFET全部使用SSF7509。 MOSFET工作在两两导通方式，导通顺序为Q1Q4→Q1Q6→Q3Q6→Q3Q2→Q5Q2→Q5Q4→Q1Q4，控制器的输出通过调整上桥PWM脉宽实现，PWM频率一般设置为15KHz。
当电机及控制器工作在某一相时（假设B相上管Q3和C相下管Q6），在每一个PWM周期内，有两种工作状态：
状态1: Q3和Q6导通, 电流I1经Q3、电机线圈L、Q6、电流检测电阻Rs流入地。
状态2: Q3关断, Q6导通, 电流I2流经电机线圈L、Q6、Q4，此状态称为续流状态。在状态2中，如果Q4导通，则称控制器为同步整流方式。如果Q4关断，I2靠Q4体二极管流通，则称为非同步整流工作方式。
流经电机线圈L的电流I1和I2之和称为控制器的相电流，流经电流检测电阻Rs的平均电流I1称为控制器的线电流，所以控制器的相电流要比控制器的线电流要大。
z功耗计算
控制器MOSFET的功率损耗随着电机负载的加大而增加，当电机堵转时，控制器的MOSFET损耗达到最大（假设控制器为全输出时）。为了分析方便，我们假设电机堵转时B相上管工作在PWM模式下，C 相下管一直导通，B相下管为同步整流工作方式（见图1）。电机堵转时的波形如图2-图5所示。
功率损耗计算如下：
B相上管功率损耗：
B相上管开通损耗（t1-t2），见图2：
Phs(turn on) =(∫t1 t2Vds(Hs)*Idt)*Fsw
≈1/2* Vds*I*(t2- t1)/T
=1/2*48*40*340*10-3/64
=5.1W
B相上管关断损耗（t3-t4），见图3：
Phs(turn off) =(∫t3 t4Vds(Hs)*Idt)*Fsw
≈1/2* Vds*I*(t4- t3)/T
=1/2*48*40*250*10-3/64
=3.75W
B相上管导通损耗（t5-t6），见图4:
Phs(turn on) =I2*Rds(on)*D
=402*0.009*20/64
=4.5W
B 相上管总损耗：
Phs(Bphase) = Phs(turn on)+Phs(turn off)+Phs(on)
=5.1+3.75+4.5
=13.35W
B相下管功率损耗：
B相下管续流损耗（t7-t8），见图5:
PLS(Bphase) = PLS(freewheel)
= I2*Rds（on）*（1-D）
=402*0.009*（1-20/64）
=9.9 W
C相下管功率损耗
因为C相下管一直导通，所以功率损耗计算如下：
PLS（Cphase） =PLS （on）
= I* I*Rds（on）
= 40*40*0.009
= 14.4W
控制器的功率管总损耗为：
Ptatal =PHS(Bphase) +PLS(Bphase)+PLS(Cphase) =13.35+9.9+14.4
=37.65W
z热模型
图6为TO-220典型的安装结构及热模型。
热阻与电阻相似,所以我们可以将Rth（ja）看着几个小的电阻串联，从而有如下公式：
Rth（ja） = Rth（jc） + Rth（ch） + Rth（ha）
其中：
Rth（jc）—— 结点至MOSFET表面的热阻
Rth（ch）——MOSFET表面至散热器的热阻
Rth（ha）——散热器至环境的热阻 （与散热器的安装方式有关）
图6 热阻模型
通常热量从结点至散热器是通过传导方式进行的，从散热器至环境是通过传导和对流方式。Rth（jc）是由器件决定的,所以对一个系统，如果MOSFET已确定，为了获得较小的热阻我们可以选择较好的热传导材料并且将MOSFET很好地安装在散热器上。
稳态温升的计算
从SSF7509的数据手册我们可以获得如下参数：
Tjmax=175℃ Rth（jc）max = 0.63 ℃/W
电机运行时MOSFET结点至其表面的温升计算（因为电机在运行时，上管和下管只有三分之一的时间工作，所以平均功率应除以3.
上管结点至功率管表面的稳态温升
Tjc=Tj-Tc= (Phs/3)* Rth（jc）=13.35/3*0.63=2.80℃
下管结点至功率管表面的稳态温升
Tjc=Tj-Tc= (PLs/3)* Rth（jc）=(9.9+14.4)/3*0.63=5.10℃
电机堵转时MOSFET结点至其表面的温升计算
B相上管结点至功率管表面的稳态温升
Tjc=Tj-Tc=Phs×Rth（jc）=13.35×0.63=8.41℃
B相下管结点至功率管表面的稳态温升
Tjc=Tj-Tc=Pls×Rth（jc）=9.9×0.63=6.23℃
C相下管结点至功率管表面的稳态温升
Tjc=Tj-Tc=PLS（Cphase）×Rth（jc）=14.4×0.63=9.07℃
由以上计算可知，在电机堵转时控制器中一直导通的MOSFET（下管）的温升最大，在设计时应重点考虑电机堵转时的MOSFET温升。
z选择合适的导热材料
图7为SilPad系列导热材料对TO-220封装的导热性能随压力变化的曲线。
图7
6.1 导热材料为SilPad-400，压力为200psi时，其热阻Rth（ch）为4.64 ℃/W。
则：Tch=Tc-Th= PLS×Rth（ch）=14.4×4.64=66.81℃
6.2 导热材料为SilPad-900S，压力为200psi时，其热阻Rth（ch）为2.25℃/W。
则：Tch=Tc-Th= PLS×Rth（ch）=14.4×2.25=32.4℃
可见，不同的导热材料对温升的影响很大，为了降低MOSFET的结点温升，我们可以选择较好的热传导材料来获得较好的热传导性能，从而达到我们的设计目标。为了使控制器更加可靠，通常我们将MOSFE T表面温度控制在100℃以下，这是因为在使用中还会有其他高能量的脉冲出现，譬如，电机相线短路，负载突然变大等。
第二节：如何确定短路保护时间
z概述
由于在控制器的生产和使用过程中不可避免地会遇到相线短路的情况，如电机的线圈短路就会直接导致控制器的相线短路。因此，必须设计短路保护功能以提高控制器的可靠性。在实际应用中，许多工程师容易忽略短路保护时间设计，因此在这就如何确定短路保护时间做一下探讨，以便能够为设计人员在设计产品时作一些参考。
z短路模型及分析
短路模型如图8所示，其中仅画出了功率输出级的A、B两相(共三相)。Q1和Q3为A相MOSFET，Q2和Q4为B相MOSFET，所有功率MOSFET均为SSF7509。L1为电机线圈，Rs为电流检测电阻。 当控制器工作时，如电机短路，则会形成如图8中所示的流经Q2，Q3的短路电流，其电流值很大，达几百安培，MOSFET 的瞬态温升很大，这种情况下应及时保护，否则会使MOSFET结点温度过高而使MOSFET损坏。短路时Q2电压波形如图9所示。图9a中的MOSFET能承受35μs的大电流短路，而图9b中的MOSFET不能承受35μs 的大电流短路，当脉冲35μs关断后，Vds回升，由于温度过高，仅经过10μs的时间MOSFET便短路，Vds迅速下降,短路电流迅速上升。由图9我们可以通过Vd/(Rs+Rds)估算出短路时峰值电流达约400A~600A，这是由于短路时MOSFET直接将电源正负极短路，回路阻抗是导线，PCB走线及MOSFET的
Rds(on)之和，其数值很小，一般为几十毫欧至几百毫欧。
图9a 图9b
z合理计算保护时间
在实际应用中，不同设计的控制器，其回路电感和电阻存在一定的差别以及短路时的电源电压不同，导致控制器三相输出线短路时的短路电流各不相同，所以设计者应跟据自己的实际电路和使用条件设计合理的保护时间。
短路保护时间计算步骤：
①计算MOSFET短路时允许的瞬态温升
因为控制器有可能是在正常工作时突然短路，所以我们的设计应是基于正常工作时的温度来计算允许的瞬态温升。MOSFET的结点温度可由下式计算：Tj = Tc + P × Rth(jc)
其中：
Tc：MOSFET表面温度
Tj：MOSFET结点温度
Rth(jc)：结点至表面的热阻，可从元器件Date sheet中查得。
一般来说，一只控制器输出功率为350W时，并且采用同步整流技术，续流侧MOSFET的耗散功率为20W 左右，即P=20W。同时我们假设MOSFET工作时的表面温度Tc为100℃(炎热的夏季MOSFET的表面温度一般都会达到此值)，则： Tj = Tc+P× Rth(jc) = 100+20×0.45 = 109℃。
理论上MOSFET的结点温度不能超过175℃，所以电机相线短路时MOSFET允许的温升为： Trising = Tjmax - Tj = 175-109 = 66℃
②根据瞬态温升和单脉冲功率计算允许的单脉冲时的热阻
短路时MOSFET耗散的功率约为：P = Vds ×I = 25 × 600 = 15000W
脉冲的功率也可以通过将图二测得波形存为EXCEL格式的数据，然后通过EXCEL进行积分，从而得到比较精确的脉冲功率数据。
对于MOSFET温升计算有如下公式： Trising = P × Zθjc × Rθjc
其中：Rθjc: 结点至表面的热阻，可从元器件Date sheet中查得。
Zθjc: 热阻系数
由上式变形可得: Zθjc = Trising ÷( P × Rθjc)
代入数据得：Zθjc = 66 ÷ (15000 × 0.45)= 0.098
③根据单脉冲的热阻系数确定允许的短路时间
由图10最下面一条曲线(单脉冲)可知，对于单脉冲来说，要想获得0.098的热阻系数，其脉冲宽度不15μs。
能大于
z设计短路保护应注意的几个问题
①由于不同控制器的PCB布线参数不一样，导致相线短路时回路阻抗不等，短路电流也因此不同。所以，
不同设计的控制器应根据实际情况设计确当的短路保护时间。
②由于应用中使用的电源电压有可能不同，也会导致短路电流的不同，同样也会影响到保护时间。
③注意控制器实际工作时的可能最高温度，工作温度越高，短路保护时间就应该越短。
④这里讨论的短路保护时间是指MOSFET能承受的最长短路时间。在设计短路保护电路时，应考虑硬件及软
件的响应时间，以及电流保护的峰值，这些参数都会影响到最终的保护时间。因此，硬件电路设计和软件的编写致关重要。
⑤这里讨论的短路保护时间是单次短路保护时间，短路后短时间内不能再次短路。如果设计成周期性短路
保护，则短路保护时间应更短。
⑥如果条件允许，则短路保护时间应尽可能短。这样可以大大提高控制器可靠性，降低控制器出厂后的不
良率。
短路保护在瞬间大电流时能对MOSFET提供可靠的快速保护，大大增加了控制的可靠性，减少了控制器的损坏率。
图4：智能无刷控制器功能图。
第三节：根据MOSFET内部结构设计优化的驱动电路
z概述
通常在实际的设计过程中，电子工程师对其的驱动电路以及驱动电路的参数调整并不是十分关注，尤其是从来没有基于MOSFET内部的微观结构去考虑驱动电路的设计，导致在实际的应用中，MOSFET产生一定的失效率。这里将讨论这些细节的问题，从而优化MOSFET的驱动性能，提高整个系统的可靠性。
z功率MOSFET的栅极模型
通常从外部来看，MOSFET是一个独立的器件，事实上，在其内部，由许多个单元(小的MOSFET)并联组成,图11(a)为SSF7509内部显微结构图，其内部的栅极等效模型如图11(b)所示。MOSFET的结构确定了其栅极电路为RC网络。
图11 (a)SSF7509显微镜下剖面结构 图11 (b)栅极等效模型
在MOSFET关断过程中，MOSFET的栅极电压VGS下降，从其等效模型可以得出，在晶元边缘的单元首先达到栅极关断电压VTH 而先关断,中间的单元由于RC网络的延迟作用而滞后达到栅极关断电压VTH而后关断。
图12：MOSFET关断时的电流分布。
如果MOSFET所加的负载为感性负载，由于电感电流不能突变，导致流过MOSFET的电流向晶元的中间流动，如图12所示。
这样就会造成MOSFET局部单元过热而导致MOSFET局部单元损坏。如果加快MOSFET的关断速度，以尽量让MOSFET快速关断，不让能量产生集聚点，这样就不会因局部单元过热而损坏MOSFET。注意到：MOSFET的关断过程是一个由稳态向非稳态过渡的过程，与此相反，MOSFET在开通时，由于负载的电流是随着单元的逐渐开通而不断增加的，因此是一个向稳态过渡的过程，不会出现关断时产生的能量集聚点。
因此，MOSFET在关断时应提供足够的放电电流让其快速关断，这样做不仅是为了提高开关速度而降低开关损耗，同时也是为了让非稳态过程尽量短，不至产生局部过热点。
功率MOSFET热不稳定性
图13：MOSFET的转移特性。
图13为MOSFET处于饱和区时漏极电流ID与栅极电压VGS的关系曲线即转移特性，用公式可表示为：
I D=K（V GS-V TH）2
其中K=1/2*Ue*(W/L)*Cox
对于特定的MOSFET，K为常数。因此，MOSFET处于饱和状态时ID与VGS是平方的关系。
由图13可知，当MOSFET处于饱和区并且ID< ID0时，ID随温度的变化是正温度系数，而ID>ID0时，ID随温度的变化是负温度系数。因为MOSFET是由很多的小的单元组成，当ID< ID0且处于饱和区时，如果部分单元温度偏高，则这些单元会趋向流过更多的电流，继而温度会更高，因此这是一个正反馈过程，MOSFET最终会因为局部过热而损坏。由于功率MOSFET在开通和关断的过程中是工作在饱和区，因此应提高开关速度，缩短这样的热不稳定过程。
z应用实例
图14是电动车控制器的两种驱动MOSFET管SSF7509驱动电路，分立器件驱动时，PWM在上桥臂，直接用MC33035驱动时，PWM在下桥臂。
图14(a) 图14(b)
图14(a)当MOSFET管SSF7509关断时，栅极通过Q5直接放电。图4(b)驱动电路中，当MOSFET管SSF7509关断时，栅极电流通过电阻R6和MC33035的下驱动对地放电。由于MOSFET管SSF7509在关断时电流迅速减小，会在PCB和电流检测电阻的寄生电感上产生感应电势，感应电势的大小为Ldi/dt，方向如图红线所示。这样会使MOSFET管SSF7509的源极和MC33035驱动的参考电位发生相对变化，这种变化降低了MC33035相对于MOSFET管SSF7509源极的驱动电压，从而降低了驱动能力，使关断速度变慢。 两种电路的关断波形如图15所示。在图15(b)中，当VGS低于米勒平台之后，电阻R6两端的电压，即图15(b)中CH1和CH3的电位差变小，由于反电势的影响，驱动线路已经几乎不能通过电阻R6给栅极提供放电电流，导致MOSFET的关断变慢。(注：测试波形时探头的地线均夹在MOSFET的源极)
图15(a) 图15(b)
图16：SSF7509快速和慢速开关热成像图。
图16为SSF7509在同一应用中快速开关和慢速开关情况下的热成像照片。可以看出，在慢速开关情况下MOSFET的局部温度要高于快速开关情况下的温度，过慢的开关速度会导致MOSFET因局部温度过高而提前失效。
z小结
①过慢的开关速度增加MOSFET的开关损耗，同时由于栅极RC网络延迟和MOSFET本身的热不稳定性产生局部过热，使MOSFET
提前失效。
②过快的开通速度产生较大开通的浪涌电流以及开关振铃及电压尖峰。
③设计驱动线路和ＰＣＢ布线时，减小主回路ＰＣＢ和电流检测电阻的寄生电感对开关波形的影响，布线时应使大电流环路
尽量小并且使用较宽的走线。
电动车无刷控制器电路图高清
今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心，350W的整机电路为例,整机电路如图1： (原文件名:1.gif) 图1:350W整机电路图 整机电路看起来很复杂，我们将其简化成框图再看看： (原文件名:2.gif) 图2:电路框图
电路大体上可以分成五部分： 一、电源稳压，供应部分； 二、信号输入与预处理部分； 三、智能信号处理，控制部分； 四、驱动控制信号预处理部分； 五、功率驱动开关部分。 下面我们先来看看此电路最核心的部分：PIC16F72组成的单片机智能处理、控制部分，因为其他电路都是为其服务或被其控制，弄清楚这部分，其它电路就比较容易明白。
(原文件名:3.gif) 图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图 我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源：该单片机有28个引脚，去掉电源、复位、振荡器等，共有22个可复用的IO口，其中第13脚是CCP1输出口，可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号，另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路的电压，一个外部中断输入脚，可处理突发事件。内部软件资源我们在软件部分讲解，这里并不需要很关心。 各引脚应用如下： 1：MCLR复位/烧写高压输入两用口 2：模拟量输入口：放大后的电流信号输入口，单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制P WM的输出，使电流不致过大而烧毁功率管。正常运转时电压应在0-1.5V左右 3：模拟量输入口：电源电压经分压后的输入口，单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低，如果低则切断输出以保护电池，避免电池因过放电而损坏。正常时电压应在3V以上 4：模拟量输入口：线性霍尔组成的手柄调速电压输入口，单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率，从而达到调整速度的目的。 5：模拟/数字量输入口：刹车信号电压输入口。可以使用AD转换器判断，或根据电平高低判断，平时该脚为高电平，当有刹车信号输入时，该脚变成低电平，单片机收到该信号后切断给电机的供电，以减少不必要的损耗。 6：数字量输入口：1+1助力脉冲信号输入口，当骑行者踏动踏板使车前行时，该口会收到齿轮传感器发出的脉冲信号，该信号被单片机接收到后会给电机输出一定功率以帮助骑行者更轻松地往前走。 7：模拟/数字量输入口：由于电机的位置传感器排列方法不同，该口的电平高低决定适合于哪种电机，目前市场上常见的有所谓120°和60°排列的电机。有的控制器还可以根据该口的电压高低来控制起动时电流的大小，以适合不同的力度需求。 8：单片机电源地。 9：单片机外接振荡器输入脚。 10：单片机外接振荡器反馈输出脚。 11：数字输入口：功能开关1 12：数字输入口：功能开关2 13：数字输出口：PWM调制信号输出脚，速度或电流由其输出的脉冲占空比宽度控制。 14：数字输入口：功能开关3 15、16、17：数字输入口：电机转子位置传感器信号输入口，单片机根据其信号变化决定让电机的相应绕组通电，从而使电机始终向需要的方向转动。这个信号上面讲过有120°和60°之分，这个角度实际上是这三个信号的电相位之差，120°就是和三相电一样，每个相位和前面的相位角相差120°。60°就是相差60°。 18：数字输出口：该口控制一个LED指示灯，大部分厂商都将该指示灯用作故障情况显示，当控制器有重大故障时该指示灯闪烁不同的次数表示不同的故障类型以方便生产、维修。 19：单片机电源地。 20：单片机电源正。上限是5.5V。
MOSFET在电动车无刷电机控制器中的应用
MOSFET在电动车无刷控制器中的应用 蔡林高级应用工程师 苏州硅能半导体科技股份有限公司 摘要：本文介绍了电动自行车无刷控制器的热设计、短路保护时间确定及驱动电路的优化。 第一节：电动自行车无刷电机控制器的热设计 z概述 由于功率MOSFET具有驱动电流小、开关速度快等优点，已经被广泛地应用在电动车的控制器里。但是如果设计和使用不当，会经常损坏MOSFET。一旦损坏，MOSFET的漏源极短路，晶圆将被严重烧毁。通常MOSFET损坏模式包括：过流、过压、雪崩击穿、超出安全工作区等。这些原因导致的损坏最终都是因为晶圆温度过高而损坏，所以在设计控制器时，热设计是非常重要的。MOSFET的结点温度必须经过计算，确保在使用过程中MOSFET结点温度不会超过其最大允许值。 z无刷电机控制器简介 由于无刷电机具有高扭矩、长寿命、低噪声等优点，已在各领域中得到了广泛应用，其工作原理也已被大家广为熟知。国内电动车电机控制器通常工作方式为三相六步，工作及原理图如图1所示，其中Q1, Q2为A相上管及下管；Q3, Q4为B相上管及下管；Q5, Q6为C相上管及下管。MOSFET全部使用SSF7509。 MOSFET工作在两两导通方式，导通顺序为Q1Q4→Q1Q6→Q3Q6→Q3Q2→Q5Q2→Q5Q4→Q1Q4，控制器的输出通过调整上桥PWM脉宽实现，PWM频率一般设置为15KHz。
当电机及控制器工作在某一相时（假设B相上管Q3和C相下管Q6），在每一个PWM周期内，有两种工作状态： 状态1: Q3和Q6导通, 电流I1经Q3、电机线圈L、Q6、电流检测电阻Rs流入地。 状态2: Q3关断, Q6导通, 电流I2流经电机线圈L、Q6、Q4，此状态称为续流状态。在状态2中，如果Q4导通，则称控制器为同步整流方式。如果Q4关断，I2靠Q4体二极管流通，则称为非同步整流工作方式。 流经电机线圈L的电流I1和I2之和称为控制器的相电流，流经电流检测电阻Rs的平均电流I1称为控制器的线电流，所以控制器的相电流要比控制器的线电流要大。
电动车无刷马达控制器硬件电路详解
电动车无刷马达控制器硬件电路详解 电动车无刷电机是目前最普及的电动车用动力源，无刷电机以其相对有刷电机长寿，免维护的特点得到广泛应用，然而由于其使用直流电而无换向用的电刷，其换向控制相对有刷电机要复杂许多，同时由于电动车负载极不稳定，又使用电池作电源，因此控制器自身的保护及对电机，电源的保护均对控制器提出更多要求。 自电动车用无刷电动机问世以来，其控制器发展分两个阶段：第一阶段为使用专用无刷电动机控制芯片为主组成的纯硬件电路控制器，这种电路较为简单，其中控制芯片的代表是摩托罗拉的MC33035,这个不是这里的主题，所以也不作深入介绍。第二阶段是以MCU为主的控制芯片。这是这篇文章介绍的重点，在MCR版本的设计中，揉和了模拟、数字、大功率MOSFET 驱动等等许多重要应用，结合MCU智能化控制，是一个非常有启迪性的设计。 今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心，350W的整机电路为例,整机电路如图1： 整机电路看起来很复杂，我们将其简化成框图再看看：
图2:电路框图 电路大体上可以分成五部分： 一、电源稳压，供应部分； 二、信号输入与预处理部分； 三、智能信号处理，控制部分； 四、驱动控制信号预处理部分； 五、功率驱动开关部分。 下面我们先来看看此电路最核心的部分：PIC16F72组成的单片机智能处理、控制部分，因为其他电路都是为其服务或被其控制，弄清楚这部分，其它电路就比较容易明白。 图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图 我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源：该单片机有28个引脚，去掉电源、复位、振
荡器等，共有22个可复用的IO口，其中第13脚是CCP1输出口，可输出最大分辨率达10BIT 的可调PWM信号，另有AN0-AN4共5路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路的电压，一个外部中断输入脚，可处理突发事件。内部软件资源我们在软件部分讲解，这里并不需要很关心。 各引脚应用如下： 1：MCLR复位/烧写高压输入两用口 2：模拟量输入口：放大后的电流信号输入口，单片机将此信号进行A-D转换后经过运算来控制PWM的输出，使电流不致过大而烧毁功率管。正常运转时电压应在0-1.5V左右 3：模拟量输入口：电源电压经分压后的输入口，单片机将此信号进行A-D转换后判断电池电压是否过低，如果低则切断输出以保护电池，避免电池因过放电而损坏。正常时电压应在 3V以上 4：模拟量输入口：线性霍尔组成的手柄调速电压输入口，单片机根据此电压高低来控制输出给电机的总功率，从而达到调整速度的目的。 5：模拟/数字量输入口：刹车信号电压输入口。可以使用AD转换器判断，或根据电平高低判断，平时该脚为高电平，当有刹车信号输入时，该脚变成低电平，单片机收到该信号后切断给电机的供电，以减少不必要的损耗。 6：数字量输入口：1+1助力脉冲信号输入口，当骑行者踏动踏板使车前行时，该口会收到齿轮传感器发出的脉冲信号，该信号被单片机接收到后会给电机输出一定功率以帮助骑行者更轻松地往前走。 7：模拟/数字量输入口：由于电机的位置传感器排列方法不同，该口的电平高低决定适合于哪种电机，目前市场上常见的有所谓120°和60°排列的电机。有的控制器还可以根据该口的电压高低来控制起动时电流的大小，以适合不同的力度需求。 8：单片机电源地。 9：单片机外接振荡器输入脚。 10：单片机外接振荡器反馈输出脚。 11：数字输入口：功能开关1 12：数字输入口：功能开关2 13：数字输出口：PWM调制信号输出脚，速度或电流由其输出的脉冲占空比宽度控制。 14：数字输入口：功能开关3 15、16、17：数字输入口：电机转子位置传感器信号输入口，单片机根据其信号变化决定让电机的相应绕组通电，从而使电机始终向需要的方向转动。这个信号上面讲过有120°和60°之分，这个角度实际上是这三个信号的电相位之差，120°就是和三相电一样，每个相位和前面的相位角相差120°。60°就是相差60°。 18：数字输出口：该口控制一个LED指示灯，大部分厂商都将该指示灯用作故障情况显示，当控制器有重大故障时该指示灯闪烁不同的次数表示不同的故障类型以方便生产、维修。 19：单片机电源地。 20：单片机电源正。上限是5.5V。 21：数字输入口：外部中断输入，当电流由于意外原因突然增大而不在控制范围时，该口有低电平脉冲输入。单片机收到此信号时产生中断，关闭电机的输出，从而保护重要器件不致损坏或故障不再扩大。 22：数字输出口：同步续流控制端，当电流比较大时，该口输出低电平，控制其后逻辑电路，使同步续流功能开启。该功能在后面详细讲解。 23--28：数字输出口：是功率管的逻辑开关，单片机根据电机转子位置传感器的信号，由这里输出三相交流信号控制功率MOSFET开关的导通和关闭，使电机正常运转。
超静音智能型无刷电动车控制器接线说明
、超静音智能型无刷电动车控制器接线说明： 1、电源线为6.3-3AY三根线，红，红，黑。接48v电压。 2、电机线为黄，绿，蓝三根线，一般情况是相应的颜色接相应的线，如果转的声音很大，可以把这三根线调换位置接一下。 3、霍尔信号线为2.8-6AY五根线，一般情况是相应的颜色接相应的线。红，黑，黄，绿，蓝。 4、反相充电为2.8-2AY二根线，红，黑。 5、调速线为sm-3AY三根线，红，黑，灰。 6、1：1助力线为sm-3AY三根线，红，黑，绿。 8、刹车线为sm-2AY二根线，黑，紫。 7、巡航线相当于转把线sm-2AY二根线，红，黑。 9、限速线为二根单独的白色线，当把这二根线接上时，无论转把转的位置多大，速度也不会变快，保持一定速度。 10、 ABS为二根单独的绿色线，当把这二根线接上时，按下刹车，电动自行车的电机马上停转，如果不接，滑行时按下刹车，由于惯性，会向前滑行一段距离。 首先电动车要转起来，基本的连线就是电机相线（三根线：黄、绿、蓝）接上控制相线（三根线：黄、绿、蓝）、电机霍尔线（五根线：红、黑、黄、绿、蓝）接上控制器霍尔线（五根线：红、黑、黄、绿、蓝），电池（两根线加AAC线：红、红、黑）接上控制器的电源端子（两根线加AAC线：红、红、黑），调速把接控制器的调速端子，接好这四个基本连线（还要考虑相序问题），就可以转起来了。 另外还有助力线（三根：红、黑、白），限速端子等。其他的功能线可以通过合端子分辩出来。深圳市士金技术的电动车检修匹配仪可以用来检修和帮助接线。1分20秒可以从36种接法中选出最佳接线方式。 中国惯用（通用）的颜色：主电源线黑色-负极，红色+正极（最粗的那两根根)比这两根稍稍细点的一般是充电线路，注意红黑不能接错，不然严重的烧毁车子，运气好的话烧毁线路。粗点，硬的三根线（一般为黄蓝绿三色）是电机线，作用是相位线，可以随便接，主要是转的方向要注意，不然就有了倒车功能了呵呵，和这三根线在一起的是五根小线，红黑在上面两个是电源线不能接反颜色要一致，下面三根黄蓝绿是信号线（也叫：霍尔线）可以随便接，原理与三根电机线一样。其他的线路要通过万用表测量，分别是：喇叭，大灯，转向灯，尾灯,刹车灯，有些带助力的还有助力线。颜色各个厂家采用的不一样，只有通过万用表测。 无刷电动车控制器接线说明 1．电源输入 粗红色线为电源正端黑色线为电源负端细橙色线为电门锁
电动车控制器接线说明
电动车控制器接线说明 高标智能无刷电动车控制器接线说明如下： 1．电源输入 粗红色线为电源正端，黑色线为电源负端，细橙色线为电门锁2．电机相位（A、B、C输出） 粗黄色线为A ，粗绿色线为B ，粗蓝色线为C 3．转把信号输入 细红色线为+5V电源细绿色为手柄信号输入细黑色线为接地线 4．电机霍耳（A、B、C输入）
细红色线为+5V电源细黑色线为接地线。细黄色线为 A ，细绿色线为 B，细蓝色线为 C 5．刹车 细黄色线为机械刹（高电平刹车：+12V），细棕色线为接地线（低电平刹车） 6．转把线 细红色线为转把+5V电源，细黑色线为转把接地线，细绿色线为转把信号输入 7．仪表：细绿色线 8．三档开关： 细白色线高速转换，细黑色线地线，细黄色线高速转换/轻触按钮 9．限速：细灰色线 10．自学习开关线：细灰 高标智能型无刷电动车控制器使用方法和注意事项： 1、在接线前先切断电源，按接线图所示连接各根导线； 2、高标控制器虽然防水、抗震，但控制器做好还是安装在通风、防水、防震部位。 3、控制器限速控制插头应放置容易操作的地方。 4、控制器接插件应接插到位，禁止将控制器电源正负极反接（即严禁粗红、细橙和粗黑；细红和细黑接反）。 5、电机模式自动识别：正确接好电动车控制器的电源、转把、刹把等线束，,将电机识别模式开关线（细灰）短接，打开电门锁，使电机进入自动识别状态，若电机反转则按一下刹车即可使电机正向转动，在控制器识别电机模式10秒后将电机识别模式开关线（细灰）直接断开即可完成电机模式自动识别。 6、1+1助力方向调整：在通电状态，将调速电阻从最大值调到最小值，再回到原始状态后，可将1+1助力的方向从正向模式切换到反向模式，再调整一次可从反向模式切换到正向模式，并将最终的模式存入单片机。
51单片机直流无刷电机控制
基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机 学号：3100501044 班级：电气1002 ：王辉军
摘要 直流无刷电机是同步电机的一种，由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载围当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。 本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计，它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。 关键词：单片机，直流无刷电动机，控制系统
直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的，它是步进电动机的一种，继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用，而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器，空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势，尤其是随着微电子技术的发展，直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域，这就使得直流无刷电动机的应用围越来越广。 本设计就是基于MCS-51系列单片机控制直流无刷电动机，利用所学的知识实现单片机控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转，加减速等控制，并对直流无刷电动机运行状态进行监视和报警。详细介绍单片机的种类、结构、功能、适用领域和发展历史、未来前景及其直流无刷电动机的工作原理、控制结构等容，既着重单片机的基本知识、功能原理的深入阐述，又理论联系实际详细剖析单片机控制直流无刷电动机的过程。 1．直流无刷电动机的基本组成 直流无刷电动机是在直流电动机的基础上发展而来的，直流无刷电动机继承了直流电动机启动转矩大、调速性能好的优点，克服了直流电动机需要换向器的缺点，在交通工具、家用电器等生活的方方方面面占有重要的地位。 由于直流无刷电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。 直流无刷电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。图3-1所示为三相两极直流无刷电机结构。 三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结，A、B、
电动车无刷电机控制器软件设计详解
电动车无刷电机控制器软件设计详解作者:谢渊斌原作发表在《电子报2007年合订本》下册版权保留，转帖请注明出处本文以MICROCHIP公司所生产的PIC16F72为基础说明软件编程方面所涉及的要点，此文所涉及的源程序均以PIC的汇编语言为例。由于软件不可避免需与硬件相结合，所以此文可能出现硬件电路图或示意图。本文适合在单片机编程方面有一定经验的读者，有些基础知识恕不一一介绍。我们先列一下电动车无刷马达控制器的基本要求：功能性要求：1.电子换相2.无级调速3.刹车断电4.附加功能a.限速b.1+1助力c.EBS柔性电磁刹车d.定速巡航e.其它功能(消除换相噪
音，倒车等)安全性要求：1.限流驱动2.过流保护3.堵转保护3.电池欠压保护4.节能和降低温升5.附加功能(防盗锁死，温升限制等)6.附加故障检测功能从上面的要求来看，功能性要求和安全性要求的前三项用专用的无刷马达驱动芯片加上适当的外围电路均不难解决，代表芯片是摩托罗拉的MC33035，早期的控制器方案均用该集成块解决。但后来随着竞争加剧，很多厂商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件来实现就比较困难，所以使用单片机来做控制的控制器迅速取代了硬件电路芯片。但是硬件控制和软件控制有很大的区别，硬件控制的反应速度仅仅受限于逻辑门的开关速度，而软件的运
行则需要时间。要使软件跟得上电机控制的需求，就必须要求软件在最短的时间内能够正确处理换相，电流限制等各种复杂动作，这就涉及到一个对外部信号的采样频率，采样时机，信号的内部处理判断及处理结果的输出，还有一些抗干扰措施等，这些都是软件设计中需要再三仔细考虑的东西。PIC16F72是一款哈佛结构，精简指令集的MCU，由于其数据总线和指令总线分开，总共35条单字指令，0-20M的时钟速度，所以其运算速度和抗干扰性能都非常出色，2K 字长的FLASH程序空间，22个可用的IO 口，同时又附加了3个定时/计数器，5个8位AD口，1个比较/捕捉/脉宽调制器，8个
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制
基于TMS320F2812的无刷直流电机控制 以前一个项目里有一部分是使用2812控制无刷直流电机，这里分享一下软硬件设计和程序代码： 1.无刷直流电机的结构和换相原理 无刷直流电机的本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他启动装置。其转子采用永磁材料制成，而定子上有多相电枢绕组，绕组相数分为两相、三相、四相和五相，但应用最多的是三相和四相。各相绕组分别与外部的电力电子开关电路中相应的功率开关器件连接，位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相连接。 当定子绕组的某一相通电时，该相电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子位置变换成电信号去控制电力电子开关电路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相，这就是直流无刷电动机的换流原理。由于电力电子开关电路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换相器的换相作用。 基于TMS320F2812的无刷直流电机控制系统结构图如图1所示。图1中，直流电源通过开关电路相电动机定子绕组供电，位置传感器采用了霍尔传感器，可不断检测转子当前位置，DSP控制器根据当前位置信息来判断哪一相绕组被接通，进而控制开关管的导通与截止，实现电机的换相。 图1 直流无刷电动机控制系统结构图
图2 电子换相器的工作原理图 图2给出了一个三相无刷直流电机电子换相原理图。图中符号H1、H2和H3表示三个霍尔位置传感器，它们输出电平信号。当电机的转子运行到x-u平面的正半周（图中虚线标出的区间），则H1传感器输出高电平。同理，当电机的转子分别运行到y-v和z-w，平面的正半周（图中虚线标出的区间），则对应的H2和H3分别输出高电平。由图可见，H1、H2和H3输出高电平的区间是互有重叠的，如果将H1、H2和H3的输出电平组合成一个向量[H1 H2 H3]，则可以得到6种有效组合：[001]、[010]、[011]、[100]、[110]和[101]，每种组合覆盖整个圆周的1/6（即60°）。控制器根据这六个状态组合来决定开关电路的哪一相被接通以维持电机的运行，当状态发生变化时，就必须进行相位的切换。对于电机的三相绕组，A、B和C，采用ANC表示直流母线电压施加到A-C绕组之间；CNA则表示直流母线电压施加到C-A绕组之间，其他类似。注意ANC电流从A→C，而CAN电流从C→A，作为直流电机，绕组电流相反意味着受力是相反的，会导致电机反向转动。 图3给出了6种状态组合下对应的通电绕组的情况，例如在状态[001]通电绕组是ANB。如果电机正转，则下一个组合状态为[101]，故应将通电绕组切换为ANC；同理，如果电机反转，则下一个组合状态为[101]，故通电绕组应该切换为CNB，以次类推。表1给出了电机正向旋转时，转子位置传感器输出的状态组合[H1 H2 H3]与下一个导通绕组之间的对应关系。表2给出了电机反转时的情况。
电动车无刷控制器硬件电路详解
电动车无刷马达控制器硬件电路详解 2008-5-10 9:47:25 电动车无刷电机是目前最普及的电动车用动力源，无刷电机长寿，免维护的特点得到广泛应用，然而由于其使用直电刷，其换向控制相对有刷电机要复杂许多，同时由于电动又使用电池作电源，因此控制器自身的保护及对电机，电器提出更多要求。 自电动车用无刷电动机问世以来，其控制器发展分两个阶用专用无刷电动机控制芯片为主组成的纯硬件电路控制器单，其中控制芯片的代表是摩托罗拉的MC33035,这个不以也不作深入介绍。第二阶段是以MCU为主的控制芯片。的重点，在MCR版本的设计中，揉和了模拟、数字、大功等许多重要应用，结合MCU智能化控制，是一个非常有启今以应用最广泛的以PIC16F72为智能控制中心，350W的机电路如图1：
图1:350W整机电路图 整机电路看起来很复杂，我们将其简化成框图再看看：
图2:电路框图 电路大体上可以分成五部分： 一、电源稳压，供应部分； 二、信号输入与预处理部分； 三、智能信号处理，控制部分； 四、驱动控制信号预处理部分； 五、功率驱动开关部分。 下面我们先来看看此电路最核心的部分：PIC16F72组成的控制部分，因为其他电路都是为其服务或被其控制，弄清路就比较容易明白。
图3:PIC16F72在控制器中的各引脚应用图 我们先来简单介绍一下PIC16F72的外部资源：该单片机电源、复位、振荡器等，共有22个可复用的IO口，其中输出口，可输出最大分辨率达10BIT的可调PWM信号，另路AD模数转换输入口，可提供检测外部电路的电压，一个可处理突发事件。内部软件资源我们在软件部分讲解，这里各引脚应用如下： 1：MCLR复位/烧写高压输入两用口 2：模拟量输入口：放大后的电流信号输入口，单片机将换后经过运算来控制PWM的输出，使电流不致过大而烧毁时电压应在0-1.5V左右 3：模拟量输入口：电源电压经分压后的输入口，单片机转换后判断电池电压是否过低，如果低则切断输出以保护过放电而损坏。正常时电压应在3V以上 4：模拟量输入口：线性霍尔组成的手柄调速电压输入口压高低来控制输出给电机的总功率，从而达到调整速度的
无刷电动车控制器接线方法
无刷电动车控制器接线方法
无刷电动车控制器接线说明 1．电源输入 粗红色线为电源正端黑色线为电源负端细橙色线为电门锁 2．电机相位（u、v、w输出）
粗黄色线为U 粗绿色线为V 粗蓝色线为W 3．转把信号输入 细红色线为+5V电源细绿色为手柄信号输入细黑色线为接地线 4．电机霍耳（A、B、C输入） 细红色线为+5V电源细黑色线为接地线 细黄色线为 A 细绿色线为 B 细蓝色线为 C 5．刹车（柔性EABS+机械刹） 细黄色线为柔性EABS；细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V）细黑色线为接地线（低电平刹车） 6．传感器 细红色线为+5V电源细黑色线为接地线细绿色线为传感器信号输入7．仪表（转速）：细紫色线 8．巡航：细棕色线 9．限速：细灰色线 10．自动识别开关线：细黄色线 PIC16F72智能型无刷电动车控制器使用方法和注意事项 1、在接线前先切断电源，按接线图所示连接各根导线； 2、该控制器应安装在通风、防水、防震部位。 3、控制器限速控制插头应放置容易操作的地方。 4、控制器接插件应接插到位，禁止将控制器电源正负极反接（即严禁粗红、细橙和粗黑；细红和细黑接反）。 5、电机模式自动识别：正确接好电动车控制器的电源、转把、刹把等线束，,将电机识别模式开关线（细黄）短接，打开电门锁，使电机进入自动识别状态，若电机反转则按一下刹车即可使电机正向转动，在控制器识别电机模式10秒后将电机识别模式开关线（细黄）直接断开即可完成电机模式自动识别。 6、1+1助力方向调整：在通电状态，将调速电阻从最大值调到最小值，再回到原始状态后，可将1+1助力的方向从正向模式切换到反向模式，再调整一次可从反向模式切换到正向模式，并将最终的模式存入单片机。 更多关于电动车维修请点击下面的链接 电动车整车电气原理图 电动机车故障维修手册 电动车检测仪制作 电动车综合检测仪制作 电动车故障维修资料 电动车三合一喇叭接线图 电动车电机霍尔更换图解 电动车维修 电动车维修技术 电动车故障维修 无刷电机相角的判断 无刷电机的接线方法 电动车报警器(防盗器)的接法
电动车智能无刷控制器接线图
电动车智能无刷控制器接线图 下图所示为高标科技动控制器接线图： 一、高标科技电动车控制器接线说明： 1.电源输入： 2.粗红色线为电源正端，黑色线为电源负端，细橙色线为电门锁。 3.2.电机相位（u、v、w输出）： 4.粗黄色线为U，粗绿色线为V ，粗蓝色线为W。 5.3.转把信号输入： 6.细红色线为+5V电源，细绿色为手柄信号输入，细黑色线为接地线。 7.4.电机霍耳（A、B、C输入）： 8.细红色线为+5V电源，细黑色线为接地线。细黄色线为 A，细绿色线为 B，细蓝色线为 C。 9.5.刹车（柔性EABS+机械刹）: 10.细黄色线为柔性EABS，细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V），细黑色线为接地线（低电平刹车）。 11.6.传感器 : 细红色线为+5V电源,细黑色线为接地线, 细绿色线为传感器信号输入。 12.7.仪表（转速）：细紫色线 13.8.巡航：细棕色线 14.9.限速：细灰色线?? 15.10.自动识别开关线：细黄色线?? 二、高标科技电动车控制器如何接线： 分清楚每根线的作用，给控制供电的电源线（一般三根线用一个朔料插销弄在一起，其中最粗的两根是给控制器供电的、红+级、黑的-级，还一根细的红色的是电源锁线） 2.转把（控制速度的），一般是三根细线、红、蓝、黑。也是用朔料插销弄在一起的。
3.仪表线、速度线、刹车断电线。一般仪表线和刹车断电线也是在一起的。 4.还有两个线，它们可以互相连接在一起的，那可以调节角度。（60度和120度） 5.三跟主相线，5跟细的（和电机里面霍尔连接的） 一、高标科技电动车控制器接线说明： 16.电源输入： 17.粗红色线为电源正端，黑色线为电源负端，细橙色线为电门锁。 18.2.电机相位（u、v、w输出）： 19.粗黄色线为U，粗绿色线为V ，粗蓝色线为W。 20.3.转把信号输入： 21.细红色线为+5V电源，细绿色为手柄信号输入，细黑色线为接地线。 22.4.电机霍耳（A、B、C输入）： 23.细红色线为+5V电源，细黑色线为接地线。细黄色线为 A，细绿色线为 B，细蓝色线为 C。 24.5.刹车（柔性EABS+机械刹）: 25.细黄色线为柔性EABS，细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V），细黑色线为接地线（低电平刹车）。 26.6.传感器 : 细红色线为+5V电源,细黑色线为接地线, 细绿色线为传感器信号输入。 27.7.仪表（转速）：细紫色线 28.8.巡航：细棕色线 29.9.限速：细灰色线?? 30.10.自动识别开关线：细黄色线?? 二、高标科技电动车控制器如何接线： 1.分清楚每根线的作用，给控制供电的电源线（一般三根线用一个朔料插销弄在一起，其中最粗的两根是给控制器供电的、红+级、黑的-级，还一根细的红色的是电源锁线）
电动车无刷控制器电机线和霍尔线常规接法
针对目前控制器普通版本和标准版本需要对相序给出常规接法（本公司智能自学习版本无需对相序），?? 无刷电机为3相6拍控制，因此3根霍尔状态对应3根电机线6种输出状态，不同组合有36种接法，其中有6种接法能让电机运转正常，且这6种接法里有3种接法是正转另3种接法是反转。所以我们有必要掌握接线规则。 一：首先我们得让电机正常转起来，通常是霍尔插头直接插上，调整电机线。 以下给出6种规律接法，必定有1种能让电机运转正常 1》电机线蓝色对控制器蓝色电机线绿色对控制器绿色电机线黄色对控制器黄色 2》电机线蓝色对控制器蓝色电机线绿色对控制器黄色电机线黄色对控制器绿色 3》电机线黄色对控制器黄色电机线蓝色对控制器绿色电机线绿色对控制器蓝色 4》电机线绿色对控制器绿色电机线蓝色对控制器黄色电机线黄色对控制器蓝色 5》电机线蓝色对控制器黄色电机线黄色对控制器绿色电机线绿色对控制器蓝色 6》电机线黄色对控制器蓝色电机线蓝色对控制器绿色电机线绿色对控制器黄色 总结以上规律我们可以编出一套顺口溜方便记忆 一般控制器是放在上方的，电机是放在下方的，我们可以这么记忆 1》颜色对颜色 2》蓝对蓝，其它2色对调 3》黄对黄，其它2色对调 4》绿对绿，其它2色对调 5》上蓝对下蓝，其它2色对调 6》上黄对下蓝，其它2色对调 霍尔有正有反，说明该电机是60°相位角，没有正反就是120°相位角。你可按原样放入（可稍稍用502瞬间胶固定）将三个霍尔的正极和负极分别并联后与电机引出线中细的红、黑线相连焊接（注意绝缘）将三个霍尔的信号线分别与电机引出线中细的黄、绿，蓝线相连焊接（注意绝缘）。
二：以上接法能让电机运转正常，但不一定是正转，如果你要调成正转可将电机线A相C相对调，霍尔线A相B相对调。 无刷电机相角的判断 无刷电机的相角是无刷电机的相位代数角的简称，指无刷电机各线圈在一个通电周期里面线圈内部电流方向改变的角度。电动车用无刷电机常见的相位代数角有120°与60°两种。 □观察霍耳元件安装空间位置判断无刷电机的相角 120°和60°两种相角电机的霍耳元件安装空间位置不一样。 □测量霍耳真值信号判断无刷电机的相角 在此需要先说明一下的是什么叫无刷电机的磁拉力角.无刷电机的磁钢数量一般是 12片、16片或18片,其对应的定子槽数是36槽、48槽或54槽。电机在静止状态时，转子磁钢的磁力线有沿磁阻最小方向行走的特性，因此转子磁钢所停顿的位置恰好为定子槽凸极的位置。磁钢不会停在定子槽心的位置，这样转子与定子的相对位置只有36种、48种或54种这有限的几个位置。因此无刷电机的最小磁拉力角就是360/36°、360/48°或360/54°。
两种新型实用直流无刷电机控制器的设计与实现_邱明
控制器中电子换相电路的设计方法有很多。对于有位置传感器的无刷电机，用中小规模数字集成电路和经典的数字电路设计方法即可实现。例如，用可编程 逻辑器件ＣＰＬＤ可在计算机上完成硬件设计、波形 仿真和下载。目前用于无刷电机控制的专用集成 电路种类有很多，如ＭＯＴＯＲＯＬＡ公司生产的 ＭＣ３３０３５、东芝公司生产的ＴＡ７２４７芯片等。这些专 用芯片对使用电压、工作电流及电机类型都有一 定要求。实践证明使用专用芯片设计控制器在芯 片的选择、驱动电路设计及试验等环节并非省时 省力。在参考和分析了多种专用集成电路工作原 理后，用ＰＩＣ单片机设计出两种有位置传感器的无 刷电机控制器，同时与专用集成电路设计的控制 器进行了对比，得出以下三方面结论： （１）单片机在改变功能和价格上优于专用芯片； （２）软件程序便于加密，有利于知识产权的保护； （３）软件编程灵活，可根据用户需求增加和完善功 能。 有了ＰＩＣ单片机的控制核，只要改变外围驱 动、保护、输出电路，即可对不同功率、不同电压或 内部结构不同的无刷直流电机实现控制。 １控制核心 控制器采用ＰＩＣ１６Ｆ８７７或ＰＩＣ１６Ｆ８７６单片机， 使用的功能和接口有：八路输入（ＰＩＣ１６Ｆ８７６为四 路输入）１０位Ａ／Ｄ转换器，分辨率达十位的ＰＷＭ 脉宽调制输出口ＣＣＰ１，可响应外部逻辑电平变化 时产生中断的端口Ｂ０、Ｂ４、Ｂ５，用于换相输出的端 口Ｃ。核心部分结构如图１和图２所示。 ２高电压大功率控制器工作原理 该控制器是针对大功率高电压无刷直流电机 设计的，电源取自２２０Ｖ交流电压整流滤波后产生 的３００Ｖ左右的直流电压（电机功率范围为５００Ｗ￣ ２０００Ｗ）来对智能功率模块输出部分供电。为简化 硬件电路，降低元器件成本，单片机及相关的控制电路供电部分由一只小变压器降压后提供。低压电源提供五组独立输出，其中一组给单片机供电，完全隔离。另四组提供给功率模块内部驱动电路。整个控制部分所需 两种新型实用直流无刷电机控制器的设计与实现 邱明，张曙明，曲金泽 （北京联合大学实训基地电工电子中心，北京１００１０１） 摘要：直流无刷电动机通过电子换相实现电机运转，与有刷直流（机械换相）电机相比具有噪声低、无电火花干扰、效率高、使用寿命长等优点。所介绍的控制器用ＰＩＣ单片机完成电子换相及调速控制，其中，软件实现转子位置检测、旋转磁场信号输出及电机ＰＷＭ调速。 关键词：直流无刷旋转磁场ＰＷＭ调速智能功率模块 ７７ 《电子技术应用》２００６年第１０期本刊邮箱：ｅｔａ＠ｎｃｓｅ．ｃｏｍ．ｃｎ
电动汽车电机控制器原理
电动汽车电机控制器 一、电机控制器的概述 根据GB/T 18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。 电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用,其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。 二、电机控制器的原理 图1汽车电机控制器原理图 电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。 三、电机控制器的分类 1、直流电机驱动系统 电机控制器一般采用脉宽调制(PWM)斩波控制方式，控制技术简单、成熟、成本低，但效率低、体积大等缺点。 2、交流感应电机驱动系统 电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制策略实现电机转矩控制的快速响应。
3、交流永磁电机驱动系统 包括正弦波永磁同步电机驱动系统和梯形波无刷直流电机驱动系统，其中正弦波永磁同步电机控制器采用PWM方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频调速方式实现电机调速；梯形波无刷直流电机控制通常采用“弱磁调速”方式实现电机的控制。由于正弦波永磁同步电机驱动系统低速转矩脉动小且高速恒功率区调速更稳定，因此比梯形波无刷直流电机驰动系统具有更好的应用前景。 4、开关磁阻电机驱动系统 开关磁阻电机驱动系统的电机控制一般采用模糊滑模控制方法。目前纯电动汽车所用电机均为永磁同步电机，交流永磁电机采用稀土永磁体励磁，与感应电机相比不需要励磁电路，具有效率高、功率密度大、控制精度高、转矩脉动小等特点。 四、电动控制器的相关术语 1、额定功率：在额定条件下的输出功率。 2、峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。 3、额定转速：额定功率下电机的转速。 4、最高工作转速：相应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 5、额定转矩：电机在额定功率和额定转速下的输出转矩。 6、峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 7、电机及控制器整体效率：电机转轴输出功率除以控制器输入功率再乘以100%。 扩展阅读： WP4000变频功率分析仪应用于电动汽车电机试验 现行的电动汽车相关标准大全 如何选择电动汽车电池监测系统 hb
通用型无刷电机控制器接线说明
刷电动车控制器接线说明 1．电源输入 粗红色线为电源正端黑色线为电源负端细橙色线为电门锁 2．电机相位（u、v、w输出） 粗黄色线为U 粗绿色线为V 粗蓝色线为W 3．转把信号输入 细红色线为+5V电源细绿色为手柄信号输入细黑色线为接地线 4．电机霍耳（A、B、C输入） 细红色线为+5V电源细黑色线为接地线 细黄色线为 A 细绿色线为 B 细蓝色线为 C 5．刹车（柔性EABS+机械刹） 细黄色线为柔性EABS；细蓝色线为机械刹（高电平刹车：+12V） 细黑色线为接地线（低电平刹车） 6．传感器 细红色线为+5V电源细黑色线为接地线细绿色线为传感器信号输入 7．仪表（转速）：细紫色线 8．巡航：细棕色线 9．限速：细灰色线 10．自动识别开关线：细黄色线 PIC16F72智能型无刷电动车控制器使用方法和注意事项 1、在接线前先切断电源，按接线图所示连接各根导线； 2、该控制器应安装在通风、防水、防震部位。 3、控制器限速控制插头应放置容易操作的地方。 4、控制器接插件应接插到位，禁止将控制器电源正负极反接（即严禁粗红、细橙和粗黑；细红和细黑接反）。 5、电机模式自动识别：正确接好电动车控制器的电源、转把、刹把等线束，,将电机识别模式开关线（细黄）短接，打开电门锁，使电机进入自动识别状态，若电机反转则按一下刹车即可使电机正向转动，在控制器识别电机模式10秒后将电机识别模式开关线（细黄）直接断开即可完成电机模式自动识别。 6、1+1助力方向调整：在通电状态，将调速电阻从最大值调到最小值，再回到原始状态后，可将1+1助力的方向从正向模式切换到反向模式，再调整一次可从反向模式切换到正向模式，并将最终的模式存入单片机
DSP无刷直流电动机驱动控制程序
2.4 无刷直流电动机驱动控制程序 //########################################################################## ###/// //无刷电机控制源程序 //TMS320F2812 // //########################################################################## ### //===================================================================== //头文件调用 //===================================================================== #include "DSP28_Device.h" #include "math.h" #include "float.h" //===================================================================== //常量附值 //===================================================================== #define Idc_max 3000 //电流给定最大值 #define Idc_min 0 //电流给定最小值 //===================================================================== //标志位 //===================================================================== char Iab_Data=0; struct Flag_Bits { // bits description
电动自行车无刷控制器电路原理分析
该控制器由CPU（PIC16F72）、2片74HC27（3输入或非门）、1片74HCO4D（反相器）、1片74HCO8D（双输入与门）和1片LM358（双运放）、6只大功率场效应管等组成，功率达350W，是一款比较典型的无刷电动车控制器，具有600和120°驱动模式自动切换功能。 根据实物绘出其电路图，如图所示。该控制器由CPU（PIC16F72）、2片74HC27（3输入或非门）、1片74HCO4D（反相器）、1片74HCO8D（双输入与门）和1片LM358（双运放）、6只大功率场效应管等组成，功率达350W，是一款比较典型的无刷电动车控制器，具有600和120°驱动模式自动切换功能。 电路组成及工作原理 该电路分为电源电路，信号输入与预处理、智能信号处理控制，驱动控制信号功率驱动开关等三部分。CPU（PIC16F72）单片机是智能处理控制部分的核心。PIC16F72的引脚功能描述见304页图中所注。 1.电源电路 该控制器有三组电源。第一组是提供总能源的电池。板子上的电解电容C1（1OOOμ F/63V）、C11（1OOμF/63V）及C1O（μF/63V）用于消除由电源线、电路板走线所带来的电阻、寄生电感等引起的杂波干扰。由于是工作在大电流、高频率、高温状态下，对电解电容有损耗角小、耐高温的要求，普通的电解电容容易发热爆裂。 第二组电源提供15V电压，一是给场效应管供电，由于场效应管必须有1OV以上、20V 以下的电压才能很好地导通，所以必须有合适的电压为其供电，同时15V电压也为5V稳压块提供预稳压。稳压块为LM317，输出15V。由于LM317的输入输出压差不能超过40V，而输入电压（电池电压）可能高达60V，因此在LM317前面加了一只330Ω/2W的电阻。 第三组电源是5V，稳压块采用LM78LO5，由于78LO5的最大输出电流只有1OOmA，所以并联了两只Ω的电阻R75、R76，以扩流。系统对5V电源的要求比较高，不单单是因为逻辑电路、CPU等的电源电压都不能过高，而且由于CPU的所有AD转换都是以5V电压为基准，所以若5V不准，会出现电流检测、欠电压检测、手柄控制等均不能达到设计要求的情况，甚至不能动作。因此，该电压应严格控制在～。