1、第三章 继电器及电机的驱动技术,3.1直流继电器的驱动及泄流,驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离,（1）用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等 （2）光耦驱动 （3）光耦2003,图3.1继电器的续流二极管,直流继电器泄流,3.1直流继电器的驱动及泄流,驱动电流较大时，应使用光耦进行隔离,（1）用7406 、7407、ULN2003/ULN2803等 （2）光耦驱动 （3）光耦2003,1、微型继电器的驱动,（1）用7406 、7407、ULN200X等直接驱动,直流继电器驱动 供电电压：+5V、 6V、9V、12V、24V 电流：几几十Ma 适用于驱动少路,（2）用光耦直接
2、驱动,1）二极管的作用 2）限流电阻R1的计算,（3）用光耦+2003驱动,2003内部含有续流二极管,2、大型继电器或电磁阀的驱动,（1）三级管扩流后驱动,（2）用小继电器中继,（3）固态继电器驱动 、如双向可控硅,（1）三级管扩流后驱动,防电磁干扰,（2）用小继电器中继,（3）用固态继电器,用于场合,3.2直流固态继电器及驱动,固态继电器的主要特点 体积小、无触点、开关速度快，可由CMOS/TTL电路直接驱动 固态继电器是经光电隔离的直流或交流驱动模块。 模块通常由光电隔离部件、达林顿晶体管或可控硅驱动器、续流保护电路及散热部件组成,1、原理图,用于直流大功率驱动场合，如直流电机、直流电磁
3、阀、步进电机、 大功率继电器等 注意：不能超过额定电压和额定电流,2、直流固态继电器的性能参数(P49表3.1）,控制电压：315V 控制电流：230mA 通断时间：0.2mS 负载电压：12400V 最大负载电流：5A 通态压降：1.3V,步进电机控制原理图,3、应用举例,3.3 交流固态继电器（AC SSR)及驱动,（2）过零型负载较大或感性负载,（1）随机导通型阻性负载,（1）随机导通型阻性负载,用于阻性负载,（2）过零型负载较大或感性负载,1、过零型原理图,2、应用举例,（1）用驱动交流电磁阀,2、应用举例,（2）交流电机控制原理图,大功率场效应管,特点输入阻抗高。关断漏电流小，响应速
4、度快，与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜,3、使用注意事项,1）交流固态继电器输入端的串并联串联时驱动电压要大于多个开启电压之和并联时驱动电流应大于多个输入电流之和 2）RC吸收回路和断态漏电流内部RC回路会带来断态漏电流，但影响不大对于大感性负载场合，应在固态继电器输出端并接RC吸收回路,3）固态继电器电压等级的选取及过压保护阻性负载将耐压值提高20%感性负载220V应选用耐压280V的固态继电器380V应选用耐压480V的固态继电器过压保护并接压敏电阻压敏电阻的耐压值应为电源电压有效值的1.6 1.9倍,4）电流等级的选取及过流保护阻性负载电流等级应=2倍的负载额定电流交流电机负载空载
5、启动，电流等级应按45倍的负载额定电流选取，否则按67倍选取其他感性负载按45倍的负载额定电流选取过流保护快速熔断器和空气开关 5）电网频率不宜用于低频或高次谐波分量大的场合,3.4直流电机的PWM驱动,PWM波,常用方法,3.4直流电机的PWM驱动,（1）光电隔离器+大功率场效应管（功率晶体管/IGBT） （2）固态继电器 （3）专用接口芯片价格比较贵 （4）专用接口板用于STD或PC总线控制机系统,1）用功率晶体管驱动直流电机,注意结构，驱动电流较小时，Q2也可用单极管；用于电感负载时，可不加续流二极管,用达林顿晶体管功率模块驱动,直接驱动,用带光电隔离功率晶体管模块直接驱动电机,当VCC
6、X55V时，要考虑光隔输出端耐压值，Q1加12V电压即可,图3.15 功率晶体管模块直接驱动,耐压值为55V,2）用大功率场效应管驱动直流电机,特点输入阻抗高，通态电阻低，关断漏电流小，响应速度快（导通和关断时间短）， 与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜,大功率场效应管加OC门驱动直流电机,特点输入阻抗高，关断漏电流小，响应速度快，与同功率的继电器相比，体积小，价格便宜,提高驱动电压,为提高开关速度加推挽电路,3）用继电器驱动直流电机,本质上是场效应晶体管，突出特点：,3.5 IGBT,（1）大功率、极高的耐压、极高的过载能力 （2）开关速度高 （3）导通电阻极小 （4）封装尺寸小、许多器
7、件还集成了多种保护措施 （5）对驱动电路的要求比较高，需专门的驱动器,绝缘栅双极型晶体管,7路封装模块,U,V,W为输出,UP,VP,WP为输入,1、IGBT对驱动电路的要求,（1）驱动电路与IGBT连线要尽量短 （2）驱动电压前后沿要足够陡 （3）正驱动电源一般选取为12V20V，关断可加一负偏压 （4）驱动电路与控制电路必须隔离,2、IGBT智能功率模块,（1）MIG400J101H（2路）用于控制直流电机控制 （2）PM100RSE060（7路）多用于交流电机控制，也可用于直流电机,集成了驱动和保护电路，使用时只需用光隔驱动即可,VIN输入低电平时，IGBT 导通高电平时，IGBT截止,
8、MIG400J101H（2路）,图2.23 带驱动的2路IGBT模块MIG400J101H的测试电路,图2.24 7路IGBT功率模块PM100RSE060 的应用电路（三相交流电机变频控制）,1,3,5,4,6,2,3.IGBT专用驱动器,3、IGBT模块使用注意事项,（1）IGBT模块的选定模块额定电压按工作电压的3倍左右选择电流按最大静态电流选择，适当留有余量 （2）防止静电VGE的耐压值 20V,3.6 直流电机的正反转控制,（1） H桥直流电机正反转控制电路 （2）正负供电直流电机正反转控制电路 （3）使用继电器换向电路用于电机停转时换向,1、H桥直流电机正反转控制电路,功率驱动模块
9、可以是达林顿晶体管、功率场效应管或IGBT,3.27 用6路IGBT 模块的H桥电机控制电路图,2、用IGBT智能功率模块组成H桥直流电机正反转控制电路,3正负供电直流电机正反转控制电路,图3.28正负供电直流电机正反转控制电路,4、直流电机的PWM控制逻辑,为减小发热损耗，PWM脉冲频率大于1KHZ时 使模块3，4常通,图3.30 直流电机PWM控制逻辑电路,图3.31 直流电机PWM控制逻辑电路的变化,3.7 交流电机的PWM控制,交流电机的速度与电压频率成正比常用专用三相PWM脉冲发生器来控制逆变器输出频率，如HEF4752,（1）能产生三对相位差120的互补SPWM主控脉冲 （2）采用
10、多载波比自动切换方式 （3）为防止上下桥直通，在每相主控脉冲间插入死区间隔,图3.33 模拟正弦波输出的三相PWM波形,图3.34 HEF4752引脚图(PWM脉冲发生器）,1、模拟正弦波输出的三相PWM波形,2、模拟正弦三相PWM脉冲发生器,图3.35 HEF44752应用框图,3.8 驱动模块的封装,3.9 实例：制动试验台电机控制电路设计,应用：检测汽车制动力,1.接近开关及接口电路,电感式：由LC高频振荡器和放大处理电路 所检测的物体必须是金属导电体 电容式：测量头和被测物体构成两个极板， 所检测的物体比较广泛,接近开关,其他类型接近开关,1.接近开关及接口电路,接近开关输出形式：以电平和电流输出为主,图3.40,电子输出：NPN和PNP,常开输出：无接近物时，三极管不通 常闭输出：无接近物时，三极管导通,2.转速测试传感器及测试原理,测速原理：计数式测速-测给定时间的脉冲数；计时式测速-测给定脉冲数所用时间 测试精度：,使用霍尔开关的传感器，宜使用计时式,2.转速测试传感器及测试原理,计数式,2.转速测试传感器及测试原理,2.转速测试传感器及测试原理,3.电机控制电路,3.电机控制电路,3.电机控制电路,4.控制板电路原理图,图3.48,
