一種無刷直流電機的控制器的製作方法
2023-04-22 18:40:36
專利名稱:一種無刷直流電機的控制器的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種無刷直流電機的控制器,屬於無刷電機控制技術領域。
背景技術:
無刷直流電動機作為一種執行驅動元件,廣泛應用於各種機電設備中。用於衛星、飛船等太空飛行器上的無刷直流電動機,由於有高可靠、抗輻射、真空環境等要求,使得其中的控制器一般都是由分立器件組成,導致體積大、重量重,不利於提高太空飛行器的性能。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種無刷直流電機的控制器,能減小控制器的體積,減輕重量,便於操作,提高太空飛行器的性能。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:一種無刷直流電機的控制器,它包括管殼、安裝在管殼中的DBC基板以及布置在DBC基板上的控制電路,所述的控制電路包括換向邏輯電路和三相功率橋電路,其中,換向邏輯電路中設置三個波形信號輸入端、一個控制信號輸入端以及六個脈衝信號輸出端,三相功率橋電路中設置了與換向邏輯電路脈衝信號輸出端對應的六個脈衝信號輸入端和三個控制信號輸出端,換向邏輯電路的波形信號輸入端與用於檢測無刷直流電機的轉子位置的霍爾器件相連,控制信號輸入端與檢測無刷直流電機的轉向輸出端相連,脈衝信號輸出端分別與三相功率橋電路中的脈衝信號輸入端相連,三相功率橋電路的控制信號輸出端與無刷直流電機的三相連接。所述的換向邏輯電路中設置了六個反相器、三個異或門和六個與門,異或門構成旋轉方向控制電路,與門構成換向邏輯控制電路。所述的三相功率橋電路中設置有六個MOSFET,MOSFET的源極和漏極之間設置有
續流保護二極體。本實用新型的有益效果在於:利用換向邏輯電路和三相功率橋電路並配合模塊化設計,減小了控制器的體積,減輕了重量,便於操作,提高了太空飛行器的性能,可廣泛應用於飛彈、衛星、飛船等各類太空飛行器上,使相關的伺服系統或機械執行機構的可靠性得到提高、壽命延長,並具有可靠性高、使用壽命長、抗輻照的特點,對提高太空飛行器的性能有著重要的意義和實用價值。
圖1為本實用新型的結構示意圖;圖2為本實用新型的換向邏輯電路圖;圖3為本實用新型的三相功率橋電路電路圖。其中,1-管殼,2-DBC基板,3-無刷直流電機,4-霍爾器件。
具體實施方式
[0012]
以下結合附圖進一步描述本實用新型的技術方案,但要求保護的範圍並不局限於所述。如圖1,一種無刷直流電機的控制器,它包括管殼1、安裝在管殼I中的DBC基板2以及布置在DBC基板2上的控制電路,所述的控制電路包括換向邏輯電路和三相功率橋電路,其中,換向邏輯電路中設置三個波形信號輸入端、一個控制信號輸入端以及六個脈衝信號輸出端,三相功率橋電路中設置了與換向邏輯電路脈衝信號輸出端對應的六個脈衝信號輸入端和三個控制信號輸出端,換向邏輯電路的波形信號輸入端與用於檢測無刷直流電機3的轉子位置的霍爾器件4相連,控制信號輸入端與檢測無刷直流電機3的轉向輸出端相連,脈衝信號輸出端分別與三相功率橋電路中的脈衝信號輸入端相連,三相功率橋電路的控制信號輸出端與無刷直流電機3的三相連接。所述的換向邏輯電路中設置了六個反相器、三個異或門和六個與門,異或門構成旋轉方向控制電路,與門構成換向邏輯控制電路。所述的三相功率橋電路中設置有六個MOSFET,MOSFET的源極和漏極之間設置有
續流保護二極體。如圖2,用方波驅動的三相六狀態工作方式的無刷直流電動機,每個功率管導通角度為120°,每個時刻有兩個功率管處於導通狀態,因此在邏輯運算部分的主要工作是把由位置傳感器,即霍爾器件4反饋回來的三路互差120°電角度、脈寬180°電角度的脈衝信號,經過一系列邏輯運算,產生六路互差60°電角度、脈寬120°電角度的脈衝信號,控制六個功率管的導通。其中,HA、HB、HC為三個霍爾傳感器的輸出信號,FX電機轉向控制信號,通過電路中的三個異或門實現電機的轉向控制。如圖3,三相功率橋電路採用P溝道/N溝道MOSFET互補的電路結構,電路中,由於上橋臂米用P溝道MOSFET,相對於輸入電壓為負偏置的驅動信號,可以通過一個小功率三極體控制的電阻分壓電路來實現,避免了上橋臂採用N溝道MOSFET時需要隔離驅動或自舉電路驅動的驅動方式,使電路得以簡化。在電機工作時,會產生較大的反電勢,在功率MOSFET源極和漏極之間增加了續流保護二極體,由於邏輯時序設計時保證了橋臂上下管的導通時間相差60°的電角度,因此不需要額外考慮增加橋臂上下管的死區設置。在降額設計方面,所以器件的降額因子(電壓、電流、功率降額、溫升等)按I級降額設計。電路中的電阻通過厚膜工藝形成,集成電路選用具有抗輻照能力並經驗證的成熟晶片,MOSFET選用抗輻照的第五代(G5)管芯,使電路的抗總劑量能力達到IOOkrad (Si)。在功率電路中,散熱方式以熱傳導為主,為了使模塊內部熱分布均勻,熱梯度小,採用了導熱率高的DBC基板2作為功率器件的粘接載體,增強電路的散熱途徑,功率管採用再流焊工藝,可以減小接觸電阻,降低熱阻。由於熱量在由晶片向外殼的傳導過程中,要遇到晶片本身、粘接層、基板以及外殼的熱阻。熱流是按照擴散角進行傳輸,在傳導過程中總是沿熱阻最小的方向流動。隨著外殼熱導率的減小,熱量垂直方向的傳輸分量遇到的阻力增加,因而其水平傳輸分量增加,晶片之間的熱耦合增強,晶片溫度隨著外殼熱導率的增加而減小。因此,該電路外殼材料選擇了具有電磁屏蔽功能、導熱率較好的10#鋼。本實用新型的工作原理為:無刷直流電機3中用於檢測轉子位置的三個霍爾器件4產生三個的互差120°的方波信號,經整形、轉向設置電路後進行邏輯運算,產生六路佔空比為1/3的脈衝信號,這六個信號用來控制三相功率橋上MOSFET的導通和截止,使定子繞組上產生一個旋轉磁場,該磁場與轉子磁場相互作用使轉子旋轉。
權利要求1.一種無刷直流電機的控制器,其特徵在於:它包括管殼(I)、安裝在管殼(I)中的DBC基板(2)以及布置在DBC基板(2)上的控制電路,所述的控制電路包括換向邏輯電路和三相功率橋電路,其中,換向邏輯電路中設置三個波形信號輸入端、一個控制信號輸入端以及六個脈衝信號輸出端,三相功率橋電路中設置了與換向邏輯電路脈衝信號輸出端對應的六個脈衝信號輸入端和三個控制信號輸出端,換向邏輯電路的波形信號輸入端與用於檢測無刷直流電機(3)的轉子位置的霍爾器件(4)相連,控制信號輸入端與檢測無刷直流電機(3)的轉向輸出端相連,脈衝信號輸出端分別與三相功率橋電路中的脈衝信號輸入端相連,三相功率橋電路的控制信號輸出端與無刷直流電機(3 )的三相連接。
2.根據權利要求1所述的無刷直流電機的控制器,其特徵在於:所述的換向邏輯電路中設置了六個反相器、三個異或門和六個與門,異或門構成旋轉方向控制電路,與門構成換向邏輯控制電路。
3.根據權利要求1所述的無刷直流電機的控制器,其特徵在於:所述的三相功率橋電路中設置有六個MOSFET,MOSFET的源極和漏極之間設置有續流保護二極體。
專利摘要本實用新型公開了一種無刷直流電機的控制器,它包括管殼、安裝在管殼中的DBC基板以及控制電路,所述的控制電路包括換向邏輯電路和三相功率橋電路兩部分,其中,換向邏輯電路中設置三個波形信號輸入端、一個旋轉方向控制信號輸入端以及六個脈衝信號輸出端,三相功率橋電路中設置了六個脈衝信號輸入端和三個控制信號輸出端。本實用新型的有益效果是減小了控制器的體積,減輕了重量,便於操作,提高了太空飛行器的性能,可廣泛應用於飛彈、衛星、飛船等各類太空飛行器上,使相關的伺服系統或機械執行機構的可靠性得到提高、壽命延長,並具有可靠性高、使用壽命長、抗輻照等特點,對提高太空飛行器的性能有著重要的意義和實用價值。
文檔編號H02P6/08GK202978792SQ20122067236
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者孔昊, 吳智明 申請人:貴州航天林泉電機有限公司