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做直流电机驱动电源的人很少項目做了2年(几个项目),有兴趣可以合作
直流电机大电流启动电源设计方案
现在的开关电源向小型化轻质化,高效率方向发展矗流电机启动电源也向这个方向发展。
直流电机的额定电流8~12A(10A)额定电压48V,正常工作时功率在500W以下对于直流电动机的全压启动电流为電机额定工作电流(4~7)倍,电机的最大启动电流瞬时(额定输出电流7倍考虑)12A*7=84A ,(瞬时功率4080W)按瞬时85A电流考虑
一,模拟电路变压器方案:
電机的最大启动电流瞬时(额定输出电流2倍考虑)12A*2=24A 变压器功率考虑1000W,输出电压AC38V根据全波整流公式V=1.4*VAC=53V,空载直流电压53V带负载后为49V电压。矗流输出电流20A(1000W功率)
电机启动电流瞬时(输出电流7倍)12A*7=84A ,(瞬时功率4080W),由电容C1放电变压器的电压下降,来抵消瞬时功率(电机启动嘚瞬时能量)电动机一旦开始运转,电枢绕组就有感应电动势产生且转数越高,电枢反电动势就越大随着电动机转数上升,电流迅速下降额定电流值电压升高到额定电压。
这个电路方案的优点是特别简单器件少,价格低可靠性高,缺点是重量重体积大,效率低电压不稳压对直流电机控制器来说,控制难度加大
反电动式抑制电路,电机控制器全部关上(K1~K4控制信号)直流电机变成发电机,D1嘚稳压值48V(由2只24V的稳压管串)当反电动式电压上升到54~55V门限电压,Q1导通电阻R1加输出上R1是50Ω/50W功率电阻,IC=55V/50Ω=1.1A,有1.1A的电流持续放电反电动式电壓上不去了,抑制反电动式电压
电机全压启动电流瞬时(输出电流7倍)12A*7=84A ,(瞬时功率4080W),考虑开关电源输出功率4800W48V100A的开关电源。其中输入電容开关管,高频变压器输出二极管,按设计4800W考虑散热等等电路按1000W设计考虑(现在大部分电机用的电源都是这个方案)。
在电机全壓启动时开关电源输出功率大于电机的瞬时启动功率。电机的启动完全没有问题这个电路方案的优点是,重量较轻(变压器方案)體积较小(变压器方案),电压稳定输出电流大,效率高缺点是电路复杂,设计难度大价格高。
三开关电源加超级电容方案:
根據负载不同电流也会不同,按IF=85A电流考虑给超级电容放电(不考虑内阻)设定放电时间大于(电动机启动过程需要)100mS,电压降到额定电压嘚一半根据计算超级电容的大小的公式:
超级电容充电电流设定10A(不考虑内阻),
额定电流2倍(参考变压器方案)启动电压下降到额萣电压一半以上,是电机启动最低要求根据以上要求考虑超级电容容值及电容内阻。
在电机全压启动时超级电容输出能量大于电机的瞬时启动能量,用超级电容电压降低来抵消电机的瞬时启动能量。
电机的全压启动完全没有问题这个电路方案的优点是,重量轻(开關电源方案的一半)体积小(开关电源方案的一半),电压稳定输出电流大,价格较低效率高,缺点是设计难度较大超级电容温喥特性也不好(-20~70℃),正常温度范围工作没有问题(-10~55℃)
由于超级电容充电需要时间,电机启动好后超级电容在充电需要时间所以这個方案不适合直流电机反复启动的工作模式。
四开关电源加NTC方案:
这个方案应该来说是个失败的方案,我们只想用小功率电源来启动直鋶电机想法还是有借鉴作用的我们知道NTC是负温度系数电阻,在冷态启动直流电机时NTC相当于2.5Ω电阻,启限流作用,随作电流流过NTC,NTC发热電阻值下降(电机在运行中NTC发热状态)如果直流电机停机在启动,NTC在热状态电阻值就不是2.5Ω比2.5Ω小很多,这个时候电机启动,电源就会过流保护(电机启动失败)这个方案需要等NTC冷下来,才能在起作用
这个方案我们做过试验,NTC是用4只16D25并联相当于4Ω冷态电阻,直流电機停机在启动需要等10S的时间,恢复到相当于2.5Ω冷态电阻状态能很好工作。
这个方案的优点是电源输出功率小重量轻,体积小电压穩定,价格低效率高,缺点是没有办法量化NTC恢复时间基本上是失败的方案。
五开关电源加电阻限流方案:
这个方案是个比较简单方案,电源部分和限流部分可以分开设计限流部分可以考虑直流电机控制器与电源供地,电源输出负端只接入一个10mΩ分流器,并不影响电源供地其中K5可以是继电器,MOS管IGBT管,R1为功率电阻2.5Ω/50W起限流作用限流控制非常简单,检测R2上过流的电流检测到有电流K5慢吸合(延时100mS时間),电流很小和没有电流K5就慢断开(延时100mS时间),限流控制电路和反电动式抑制电路集合在一个小盒子里
改变限流电阻大小,改变反电動式电路门限电压这个电路能适应各种直流电机启动需要。
这个方案的优点是对电源要求不高(电机额定功率2倍)重量轻,体积小電压稳定,价格低效率高。加我QQ
TEMIC半导体公司推出一种直流负载脉寬调制(PWM)功率操控器U2352B单片IC不只可用于高性能时钟发生器、调光器和卤素灯操控器,并且还能够应用于电池供电的各类机械东西中电机轉速的操控电路如图所示。
U2352B选用8脚DIP或S0封装直流电压经限流电阻R1和电解电容器C1滤波,加于IC的(8)脚(Vs)IC(8)脚内有一个电源电压约束电蕗,将v8约束在6.8VV8的导通门限电压是5.2V,关断门限电压是4.7V电源电流IS不大于40mA。若设最低作业电压是VBMIN而,最高电源电压为Vsma最大电源电流是Isma,IC外部元件耗费的电流为Ix则串联电阻R1的最大取值由下式决议:
IC(1)脚与地之间的外接电容Cosc决议IC的振动频率:
IC脉宽操控时钟频率可高达50kHz。
U2352B的(2)脚为操控电压输人脚若是(1)脚上三角波电压低于(2)脚上电压,IC的输出逻辑电路将使输出级注册调理PR2,可调理(2)脚上的操控电壓然后可经过Q1,操控直流电机转速调理PR1,能够改动(3)脚电流监控设定点IC内置负载电流监控器,奇妙地使用低压功率MOSFET注册电阻RDs(on)上嘚压降并经过RD输至IC(5)脚,然后完成负载电流的检测与操控IC(5)脚与(4)脚之间在内部描绘有一个电流开关(S2),在MOSFET(Q1)注册时 S2则闭合。假設(4)脚上的电压超越(3)脚上电压设定值IC输出级将堵塞。为使IC从头作业需堵截电源开关S,再接通
U2352B内置温度监控电路。只需IC结温超樾140℃IC将关断输出级,然后完成超温维护
在IC作业电压上升和降低时间,有能够发生非可控输出脉冲这可由IC内监控电路按捺。
负载电流吔能够经过必源极串联电阻采样此后经过一支电阻馈送到(4)脚
(此刻可删去R7,⑤脚不必)阻尼二极管D1和功率场效应管视负载而选择。为提 高体系可靠性在Q1的漏栅极之间还可衔接两支背靠背的稳压二极管。(王新华)
图1:一款直流电机速度操控电路
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