[发明专利]一种基于音频功放的超声电机驱动控制器

摘要

本发明公开了一种基于音频功放的超声电机驱动控制器，包括晶振、嵌入式微处理器、正弦信号发生器、功放匹配电路、正反转开关、速度调节开关、电流反馈电路、电压反馈电路、编码器和电源模块，晶振发出的时钟信号经过嵌入式微处理器中的ePWM时钟单元分别分配至三个ePWM模块。其通过微处理器内部模块实现连续实时的频率信号调节，达到了对超声电机高性能、高稳定性的控制目标，并且通过对嵌入式微处理器的编程实现电机驱动控制器与上位机进行通信，从而可以实现远程控制指令的接收和电机运行状态的实时监控。电机驱动器能量转化效率较高，控制电路结构相对简单，成本较低，更有利于驱动电路的集成化，小型化。

主权项

1.一种基于音频功放的超声电机驱动控制器，其特征在于，包含晶振、嵌入式微处理器、正弦信号发生器、功放匹配电路、正反转开关、速度调节开关、电流反馈电路、电压反馈电路、编码器和电源模块，所述嵌入式微处理器分别和所述电源模块、正反转开关、速度调节开关、电流反馈电路、电压反馈电路、编码器、晶振、正弦信号发生器的输入侧电气相连，所述正弦信号发生器的输出侧通过所述功放匹配电路和待驱动的超声电机相连；所述晶振用于提供时钟信号给所述嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器包含第一ePWM模块、第二ePWM模块、第三ePWM模块、运算单元、GPIO单元、ADC单元和eQEP单元；所述第一ePWM模块用于根据晶振提供的时钟信号和接收到的第一频率产生正弦信号发生器时钟信号并将其传递给所述正弦信号发生器；所述第二ePWM模块用于根据晶振提供的时钟信号和接收到的第二频率产生第一PWM波信号并将其传递给所述正弦信号发生器，所述第一PWM波信号频率与正弦信号发生器时钟信号的频率比为1:50；所述第三ePWM模块用于根据晶振提供的时钟信号和接收到的第三频率产生第二PWM波信号并将其传递给所述正弦信号发生器，所述第二PWM波信号频率与正弦信号发生器时钟信号的频率比为1:50，且第二PWM波信号与第一PWM波信号相位差为90°；所述正反转开关用于将正转或反转或停转的模拟信号输入至所述嵌入式微处理器；所述电流反馈电路用于测量超声电机工作电流的模拟信号，并将其传递给所述嵌入式微处理器；所述电压反馈电路用于测量超声电机的工作电压的模拟信号，并将其传递给所述嵌入式微处理器；所述编码器用于测量超声电机转子转动角度或动子位移，产生相应的脉冲信号，并将其传递给所述嵌入式微处理器；所述速度调节开关用于将速度调节模拟信号输入至所述嵌入式微处理器；所述GPIO单元用于将所述正反转开关输入的模拟信号转换为数字信号后传递给所述运算单元；所述ADC单元用于将所述电流反馈电路、电压反馈电路输入的模拟信号转换为数字信号后传递给所述运算单元；所述eQEP单元用于将所述编码器输入的脉冲信号转换为数字信号后传递给所述运算单元；所述运算单元用于根据所述正反转开关、速度调节开关、电流反馈电路、电压反馈电路、编码器经转换后的数字信号计算出第一频率、第二频率、第三频率，并分别将第一频率、第二频率、第三频率传输至第一ePWM模块、第二ePWM模块、第三ePWM模块；所述运算单元在没有接收到正反转开关、速度调节开关、电流反馈电路、电压反馈电路、编码器经转换后的数字信号时，将预先设定的第一频率阈值、第二频率阈值、第三频率阈值作为第一频率、第二频率、第三频率分别传输至第一ePWM模块、第二ePWM模块、第三ePWM模块；所述正弦信号发生器用于根据接收到的正弦信号发生器时钟信号、第一PWM波信号和第二PWM波信号产生第一正弦波信号和第二正弦波信号，并将其传递给所述功放匹配电路，所述第一正弦波信号与第二正弦波信号相位差为90°；所述功放匹配电路用于根据接收到的第一正弦波信号、第二正弦波信号产生第一驱动信号、第二驱动信号，所述第一驱动信号、第二驱动信号相位差为90°，用于驱动待控制的超声电机。