成本經(jīng)濟的低噪聲有刷直流電機控制解決方案(06-100)

　　有刷直流(BDC)電機廣泛被用于多種應用中，包括許多小型設備和小家電。傳統(tǒng)上，小型設備/家電市場采用模擬控制方法來驅(qū)動BDC電機。低成本單片機解決方案為BDC電機控制帶來方法的重大革新。BDC電機結(jié)合帶有智能的單片機即增強了此類小型設備的功能，同時又提高了能源效率。

　　本文描述了BDC電機的基本工作原理和應用。此外，本文還給出了采用單片機的一種低成本實用BDC電機控制方案。在BDC電機中采用高效的單片機設計可以獲得運行噪聲小、速度和扭矩控制精度高的低成本解決方案。

　　有刷直流(BDC)電機的工作原理

　　圖1示出的是BDC電機的基本構(gòu)造。圖中畫出的組件包括定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器。定子和轉(zhuǎn)子磁場相互作用驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。有刷直流電機的類型根據(jù)電機定子或外殼中磁場的產(chǎn)生方式來劃分。根據(jù)有刷直流電機的類型，定子磁場可以由永磁鐵或定子中的繞組產(chǎn)生。對于后一種情況，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組可以是并行、串行、或混合方式連接。這三種有刷直流電機分別稱為并激電動機、串激電動機和復激電動機。

　　定子產(chǎn)生靜止磁場。這一靜止磁場圍繞在電樞(或稱轉(zhuǎn)子)的周圍。外加電源激發(fā)出電樞磁場。BDC電機軸上還有兩個圓弧形的銅片，稱為換向片。電機轉(zhuǎn)動時，碳質(zhì)的電刷在換向器上滑動。這樣就可以產(chǎn)生一個與定子的靜止磁場相吸引的旋轉(zhuǎn)磁場。電樞和定子繞組中的電流由電池或其它直流電源供給(永磁BDC電機沒有定子繞組)。電池(或直流電源)提供恒定的直流電壓。電壓幅度決定了電機的轉(zhuǎn)速，因此是電池或直流電源是一個線性激勵源。改變BDC電機速度的最有效方式是采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。PWM技術(shù)是以固定的頻率開關(guān)恒壓源。改變PWM信號的脈沖寬度可以調(diào)節(jié)電機的速度。脈沖高低電平間的比例稱為PWM信號的占空比。直流電池電平的幅度等于PWM信號的平均幅度。