無(wú)刷電機(jī)控制器的構(gòu)成

1. 電子換向器

無(wú)刷電機(jī)與有刷電機(jī)的根本區(qū) 別就在于無(wú)刷電機(jī)用電子換向器代替 了有刷電機(jī)的機(jī)械換向器，因而控制 方法也就大不相同，復(fù)雜程度明顯提 高。在無(wú)刷 電機(jī)控制器中，用 6 個(gè)功率 MOSFET 管組成電子換向器，其結(jié)構(gòu)如 圖 2 所示。圖中 MOSFET 管 VT1、VT4 構(gòu) 成無(wú)刷電機(jī) A 相繞組的橋臂，VT3、VT6 構(gòu)成無(wú)刷電機(jī) B 相繞組 的橋臂，VT5、 VT2 構(gòu)成無(wú)刷電機(jī) C 相繞組的橋臂，在 任何情況，同一橋臂的上下兩管 不能 同時(shí)導(dǎo)通，否則要燒壞管子。

6 只功率 MOSFET 管按一定要求順 次導(dǎo)通，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)刷電機(jī) A、B、C 三 相繞組的輪 流通電，完成換相要求， 電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 在電動(dòng)車無(wú)刷電機(jī)控制器中，這 6 只功率管 有二二通電方式和三三通電 方式的運(yùn)用， 二二通電方式即每一瞬 間有兩只功率管同時(shí) 通電，三三通電 方式即每一瞬間有三只功率管同時(shí)通 電。對(duì)于二二通電方式，功率管 須按 VT1、VT2；VT2、VT3；VT3、VT4； VT4、VT5；VT5、VT6；VT6、VT1； VT1、VT2 的通電順序，電機(jī)才能 正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于三三通電方式，功率 管須按 VT1、VT2、VT3； VT2、VT3、 VT4；VT3、VT4、VT5；VT4、VT5、 VT6；VT5、VT6、VT1；VT6、 VT1、 VT2； VT1、VT2 、VT3的次序通 電，電機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2. 功率管前級(jí)驅(qū)動(dòng)電路功 率 管 前 級(jí) 驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng) 電子換向器的 6 個(gè) MOSFET 管，由于 6 個(gè) MOSFET 管組成 了 3 個(gè)相同的橋臂， 對(duì)這 3 個(gè)相同的橋臂 的驅(qū)動(dòng)電路是相同的，因而功率 管前 級(jí)驅(qū)動(dòng)電路是由 3 組相同結(jié)構(gòu)的電路組 成， 3 所示的是一典型的功率管前級(jí) 驅(qū) 圖 動(dòng)電路，對(duì)于一無(wú)刷控制器，有 3 個(gè) 這樣的電路，分別驅(qū)動(dòng) 3 個(gè)橋臂。

3. 單片機(jī)主控電路

單片機(jī)主控電路是無(wú)刷電機(jī)控制 器的核心部分，電機(jī)的霍爾信號(hào)、轉(zhuǎn) 把信號(hào)、過(guò)流檢 測(cè)信號(hào)、剎車信號(hào)等 都直接輸入給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行 處理，并由單片機(jī)輸出電子 換向器三 個(gè)橋臂的前級(jí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 以控制電機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)， 因而單片機(jī)主控電路是無(wú)刷 電 機(jī)控制器的心臟部分。 單片機(jī) PIC16F72 是目前電動(dòng)車無(wú) 刷電機(jī)控制器的主流控制芯 片，決定輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬，從而 決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前市面上電動(dòng)車 的轉(zhuǎn)把輸出信號(hào) 電壓一般在 1~4.2V， 它內(nèi)部是由一個(gè)線性霍爾元件和一個(gè)磁 體組成，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把、磁體移動(dòng)，霍爾元 件感應(yīng) 變化的磁場(chǎng)而輸出變化的電壓。

4. 限速電路

限速電路是通過(guò)分壓電阻，減小 送入單片機(jī)的轉(zhuǎn)把電壓信號(hào)，從 而限制了速度。  中把 SPLIMT 端接 地，則 R67 與 R68 即組成分壓電路，降 低轉(zhuǎn)把信號(hào)（SPSIG） 送入單片機(jī)的 5 腳的電壓，從而限制了電動(dòng)車的 轉(zhuǎn)速。

5. 霍爾信號(hào)檢測(cè)電路

電阻 R31~R36、電容 C16~C18 組成霍爾信號(hào)檢測(cè)輸入電 路，電阻 R34~R36 形成上拉電位，電 容 C16~C18 起濾波作用，抑制干擾信 號(hào)。單片機(jī)的 15、16、17 腳 分別檢測(cè) 來(lái)自電機(jī)內(nèi)的三路霍爾位置信號(hào)，以 決定換相時(shí)刻。

6.欠壓檢測(cè)電路

元件 R70、R71、R72、 C23 組成電池電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)值送 入單片機(jī)的 3 腳，當(dāng)該腳檢測(cè)值低于某 一數(shù)值時(shí)，可強(qiáng)迫無(wú)刷電機(jī)控制器不 工作，從而起到保護(hù)電 池的作用。

8. 電源電路 在無(wú)刷電機(jī)控制器中，一般需兩組 電源，一個(gè)是 14V 電源供功率 MOSFET 驅(qū) 動(dòng)用，另 一個(gè)是 5V 電源，供單片機(jī)、電 機(jī)霍爾、轉(zhuǎn)把霍爾等電路用。14V 電源 一般由 LM317 調(diào)整管得到，5V 電源一般 由 78L05 得到。

9. 限流/過(guò)流保護(hù)電路

限流保護(hù)是控制無(wú)刷電機(jī)控制器 在某一限定電流值下工作，對(duì)于 36V 控制器，限 流值一般在 14±1A，對(duì) 于 48V 控制器限流值一般在 17±1A。限 流保護(hù)其實(shí)又是過(guò)載 保護(hù)，當(dāng)上坡、 載重必然引起負(fù)載加重、電流增大， 但電流增大的極限就是限流值。