逆變器電路,無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖解-KIA MOS管

無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分析

無刷電機(jī)采用3 相線通電。電機(jī)本體的定子中，有與3 相對(duì)應(yīng)的線圈（數(shù)量為3 的倍數(shù)）。各相線圈根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行換流（改變電流的方向）。通過改變換流速度與經(jīng)PWM調(diào)制后的電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。逆變器的作用是利用直流電源（電池）生成各相的功率信號(hào)（交流生成電路）。

無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖1 所示。在這個(gè)電路圖中，功率器件采用晶體管。晶體管起到高速開關(guān)的作用。像這樣不工作在放大狀態(tài)、起開關(guān)作用的器件，叫做“開關(guān)器件”。實(shí)際上，這里運(yùn)用的并不是普通晶體管，而是MOSFET 或IGBT。

圖中晶體管左側(cè)的端子叫做“基極”（晶體管）或“柵極”（MOSFET）。對(duì)基極/ 柵極施加電壓時(shí)，電流從晶體管右上方的端子（集電極/ 漏極）向右下方的端子（發(fā)射極/ 極）流動(dòng)，開關(guān)變?yōu)殚_通狀態(tài)。開關(guān)處于開通狀態(tài)時(shí)，直流電源電壓施加到集電極/ 漏極，電流的流向：上臂晶體管/MOSFET →電機(jī)線圈（2 相串聯(lián)）→下臂晶體管/MOSFET →地。

線圈中的電流是如何流動(dòng)的？

分別有U 相、V 相、W 相線圈。而P W M 信號(hào)必須控制電流按如下方向流過其中2相的開關(guān)。

U → V

U → W

V → W

…

上述方向中，箭頭左側(cè)對(duì)應(yīng)上臂開關(guān)，箭頭右側(cè)對(duì)應(yīng)下臂開關(guān)。電路中，U相、V 相、W 相線圈可以分別視為只有1 個(gè)。當(dāng)然，實(shí)際上并不是每相只有1 個(gè)線圈，而是由數(shù)個(gè)定子線圈（槽）串聯(lián)或并聯(lián)起來。

關(guān)于開關(guān)器件，上臂和下臂分別設(shè)置了U 相、V相、W 相。接下來，我們來看看3 相中的各相開關(guān)器件。U相上臂開關(guān)器件開通時(shí)，U 相下臂開關(guān)器件必須關(guān)斷；U 相上臂開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，U 相下臂開關(guān)器件必須開通。V 相、W 相也是如此。絕不會(huì)出現(xiàn)上臂和下臂同時(shí)開通/ 同時(shí)關(guān)斷的情況。這樣的關(guān)系叫做“互補(bǔ)”。

如何決定上臂/ 下臂開關(guān)器件的開通/ 關(guān)斷？

在圖2 所示電路中，電流從上臂流到下臂，上臂從3 相中選擇1 相開通，下臂亦從3 相中選擇1相開通。因此，這里有6 個(gè)MOSFET 開關(guān)器件。在瞬間，由微處理器決定電流從哪里流向哪里，從哪相流過。微處理器對(duì)在各相中形成什么樣的波形進(jìn)行計(jì)算，并由計(jì)時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器端子在任意時(shí)刻輸出適當(dāng)波形。此電路中由晶體管實(shí)施PWM 控制。這里使用的6 個(gè)MOSFET 具有同樣的特性。考慮到購(gòu)買的方便性與良好的驅(qū)動(dòng)性能，我們使用N溝道MOSFET。

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