[发明专利]一种多功能电机驱动器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能电机驱动器及控制方法，用于控制多种电机，包括直流电机，交流电机和步进电机。

背景技术

电力电子技术能以小功率信号控制大功率输出，从而构成强电与弱电之间的接口。当今微电子技术的新成就可以通过这一接口移植到传统工业产品，促使其更新换代。高可靠性的电力电子积木和集成电力电子模块技术是未来电力电子技术发展的新热点。电力电子积木采用先进的表面贴装技术将触发器、有源器件、主电源板集成在一起，具有多重功能，大大缩小电力电子装置的体积和重量，降低装置的损耗和成本，提高高频工作效率。集成电力电子模块可以实现电力电子技术的智能化、模块化，并大大降低电路接线电感和提高系统效率。

直流电机，交流电机，步进电机广泛应用于工业生产中，例如数控机床工作台和刀具架的移动，刀具电机的运行，输送机的运转。对电机的驱动电路的应用研究也有重要价值。

发明内容

针对目前存在的上述技术问题，本发明提供了一种多功能电机驱动器及控制方法，可以控制多种电机。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种多功能电机驱动器，包括STM32控制器，STM32控制器分别通过直流电机驱动电路、交流电机驱动电路、步进电机驱动电路控制直流电机、交流电机、步进电机启动、停止或改变转速；STM32控制器的管脚PD0、PD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6分别与按键SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7连接，按键SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7分别代表“选择直流电机”、“选择交流电机”、“选择步进电机”、“加速”、“减速”、“启动”、“停止”；STM32控制器的管脚PB1、PB2、PB4、PB5、PB6用于输出脉冲信号；STM32控制器的数模输出管脚PA0、PA1、PA2用于输出电压信号；STM32控制器的管脚PC0和PC1用于输出数字信号0、1。

进一步地，直流电机驱动电路由四个二极管VD1-VD4和四个三极管V1-V4构成，三极管V1与二极管VD1并联，三极管V2与二极管VD2并联，三极管V3与二极管VD3并联，三极管V4与二极管VD4并联，二极管VD1、VD2、VD4、VD3首尾顺序连接；直流电机电枢M一侧接在二极管VD1和VD3之间，另一侧接在二极管VD2和VD4之间；

STM32控制器的管脚PB1、PB2输出2个脉冲信号，管脚PB1连接三极管V1和V4基极，管脚PB2连接三极管V2和V3基极；当PB1从输出高电平变为输出低电平时，VD2和VD3用于续流；当PB2从输出高电平变为输出低电平时，VD1和VD4用于续流；

当PB1管脚输出正脉冲占空比大于0.5时，对应三极管V1和V4导通，电机正转；当PB2管脚输出正脉冲占空比大于0.5时，对应三极管V2和V3导通，电机反转；当PB1和PB2管脚输出正脉冲占空比等于0.5时，电机停转；改变PB1和PB2管脚输出的脉冲信号的占空比，就改变了功率驱动电路输出信号的占空比，改变加在直流电机电枢上的平均电压，从而改变直流电机的转速。

进一步地，交流电机驱动电路由3个正弦波发生器MAX038模块电路组成，即MAX038芯片U2、U3、U4；正弦波发生器MAX038模块电路的A0、A1管脚用于选择波形类型，STM32控制器的管脚PC0和PC1连接A0和A1管脚，当A1输入数字信号1，输出正弦波；

STM32控制器的数模输出管脚PA0连接芯片U2的FADG管脚，芯片U2输出信号到交流电机A相绕组，通过PA0输出电压值控制芯片U2输出正弦信号的频率；

STM32控制器的数模输出管脚PA1连接芯片U3的FADG管脚，芯片U3输出信号到交流电机B相绕组，通过PA1输出电压值控制芯片U3输出正弦信号的频率；

STM32控制器的数模输出管脚PA2连接芯片U4的FADG管脚，芯片U4输出信号到交流电机C相绕组，通过PA2输出电压值控制芯片U4输出正弦信号的频率；

MAX038芯片U2-U4共产生3个相位相差120度的正弦波，通过改变正弦波的频率，改变加在交流电机上的交流电频率，从而改变交流电机转速。

进一步地，STM32控制器的管脚PB4-PB6输出3个脉冲信号，输出到单电压功率放大电路，单电压功率放大电路中：