电动机驱动与控制用半导体技术.pdf

电动机驱动与控制用半导体技术 综述 · ! ? 电动机驱动与控制用半导体技术 王季秩 #上海微电机研究所? 奋 #摘 要〕长期以来 , 电动机驱动与控制所用电器和电真空器件 , 具有体积大 、 重% 重 、 功耗大 、 运行 可靠性差 、 维修储存运输较复杂等缺点 。 随着电子学 、 计算机及电机等学科的发展 , 利用半导体元器件 , 电机工程就能与电子工程紧密相结合 。 文中从电动机应用角度 , 介绍半导体元器件特别是专用集成电路的 概况 , 以便对微特电机实行组件化 、 系统化有较全面的认识 。 〔叙 词〕电动机 , 驱动 , 控制 , 半导体元器件 , 应用 机电一体化技术已被现代工农业 、 商 动负载运动 。 电动机的控制电路是实现电动 业 、 日常生活和国防等领域广泛应用 。 随着 机各种控制功能的电路 。 控制功能不仅要满 ‘ 电子与计算机等技术的发展 , 半导体技术和 足用户对系统的不同要求 , 还要实现电动机 器件产生了极大的变化 。 近来 , 半导体元器 正常工作和最合理的应用所必要的保证 。 上 件更新十分频繁 , 周期大大缩短 。 同时 , 半 述驱动控制的电路是不能用图 系统框图所 导体技术已与电动机驱动和控制的技术紧紧 能全部表示 的 , 因为实际系统中还包括电 连在一起 #图 ? 。 为了深人了解半导体元 源 、 保护 、 显示和操作等部分 。 上面谈的只 器件 , 必须将半导体元器件和电动机的应用 是硬件部分 , 软件部分本文从略 。 结合起来考虑 。 ? 电动机用半导体元器件 ? 阿哪‘ 、 ( )?粼‘ 嘴翎播 图 电气传动控制系统框图 电动机驱动与控制 + 电动机驱动与控制是当前学术界的热门 话题 , 其范围十分广阔 。 从图 系统框图可 知 , 电动机的电路可大致划分为控制与驱动 两部分 。 电动机的驱动电路是控制系统的能 % 传递部分 。 它将电能通过半导体元器件组 成开关或模拟电路 , 直接输给电动机线圈 。 经过电动机内部电磁作用产生电磁力矩 , 带 常用半导体元器件有 ?+ 集成电路 在电动机中应用集成电路历史较长 。 ,? 年代电动机只能用简单集成电路 。 例如 , 盒 式录音机用电动机的稳速集成块便是一种 。 它可省去速度反馈部分 , 利用反电势传感速 度信号 , 通过桥路平衡原理 , 实现电动机的 稳速运行 。 经 .? 年的发展 , 音响 、 视 听 、 办公自动化 、 工厂自动化和计算机外设等电 子装备用电动机实现半导体化和集成化 。 电 动机本身也以系统面貌出现 。 这就是说 , ’ 电 动机不单是电磁作用的电机部分 , 还包括驱 动器和控制器在内的完整系统 , 组成一体 。 因此 , 集成电路对电动机的电子装备的发展 起着很大作用 。 电动机用集成电路有多种分类方法 。 习 一 ?. 一 惯上按功能可分为控制用和驱动用两类 。 电 动机用集成电路有通用集成块 #!/ ? 和专 用集成块 #01 !/ ? 两种 。 控制用集成电路往往是根据控制功能而 定的电路 , 它不随电动机类型不同而变 。 例 如 , 锁相电路起系统的相位与频率锁定作 用 , 既可用在直流电动机上 , 也可用在交流 电动机上 。 近来 , 国外新型控制器具有更通 用控制功能 , 集脉宽调制 、 锁相 、 伺服 、 保 护等功能于一体 。 针对电动机的不同门类和功能 , 专用的 控制集成块 + #01 !/ ? 发展很快 。 例如 , 彩 色录象机的主导轴和磁鼓用电动机 、 磁盘驱 动器的磁盘和取数机构用电动机 , 均要用伺 徽电机 2 年 第 ?. 卷 第 ? 期 #总第 3. 期? 服控制器 、 锁相控制器 、 频率电压转换器 、 频率相位比较器等 , 从早期多种集成块组成 控制系统变成单块集成块电路 , 并已成批生 产 。 驱动用集成电路均是功率型电路 , 即带 有功率晶体管的输出部分 。 目前 , 输出极限 功率是 4? 一 ,5 、 ?一 .0 。 若需要更大输出 功率的电路 , 应在驱动电路的输出端接上大 功率晶体管或功率模块 。 驱动电路一般均是 专用形式 。 最近 , 单块集成电路具有控制和驱动两 种综合功能 , 使用方便 、 可靠 , 将为集成电 路在电机领域的应用大大开拓 。 微特电机常 用集成电路如附表所示 附衰 徽特电机常用翔成电路 电路名称 分 类 功 能 国内外产品型号 控侧电路 67 变换器 频率伺服控制用 , 把 68 信号转变成电压控制信 9 : ? 2 3 号 ;99 控制器 锁相伺服控制用 , 具有6 及 ; 功能 = / ? ?; 相位比较器 用作;99 伺服的 ; 功能 料率控制器 · 控制位里和速度 驭动电路 粗尔电机驭动器 根据