[实用新型]一种电机驱动器和电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，尤其是一种电机驱动器和电机控制系统。

背景技术

无刷直流电机(BLDC)：无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。结构上，无刷电机和有刷电机有相似之处，也有转子和定子，只不过和有刷电机的结构相反；有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机（Brushless motor），由于没有电刷为其进行换向，所以需要外部电路来实现换向；改变无刷电机接入的电流方向的这一动作叫做换向。

BLDC即无刷直流电机与传统有刷直流电机相比具有动态响应快速、高效率、长寿命、转速范围高、转速转矩特性好以及运转噪音小的优势，因此无刷直流电机在家用电器、汽车、航空航天、医疗等行业得到快速普及。然而，和有刷电机不同，BLDC电机的换向是以电子方式控制的，要使BLDC电机转动，必须按照一定的顺序给线圈通电，因此出现了各种各样的BLDC电机驱动器。BLDC电机主要分为两种类型，有感型和无感型，有感即电机内部有霍尔传感器，可以实现电机位置的采集，作为位置信号告诉驱动电路何时换向，无感型电机内部没有霍尔传感器，需要驱动电路通过检测电机高速运转后的感应电动势来实现位置信号的采集。目前，大多数BLDC电机驱动器均采用高性能单片机加MOS管六臂全桥驱动电路的方案来实现BLDC电机的驱动，通过调节PWM占空比来实现电机速度的控制。

然而，现有BLDC电机驱动器往往只是针对于BLDC电机，无法直接驱动直流有刷电机，可扩展性不好；其PWM频率和占空比往往由驱动器内部提供，主控电路无法直接控制，灵活性差；接口众多，可移植性不好等问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种可兼容控制直流电机和无刷电机的电机驱动器，相应地，还提供一种电机控制系统。

本实用新型所采用的技术方案是：一种电机驱动器，包括微控制器、使能与方向控制电路、外部PWM信号输入与切换电路、六臂全桥驱动电路和串口通信电路，所述微控制器的输出端与六臂全桥驱动电路的输入端连接，所述使能与方向控制电路的输出端与微控制器的输入端连接，所述外部PWM信号输入与切换电路用于输入外部PWM信号和PWM信号切换，所述微控制器与外部PWM信号输入与切换电路连接，所述外部PWM信号输入与切换电路的输出端与六臂全桥驱动电路的输入端连接，所述串口通信电路与微控制器连接。

进一步地，所述电机驱动器还包括电流检测电路，所述六臂全桥驱动电路的输出端与电流检测电路的输入端连接，所述电流检测电路的输出端与微控制器的输入端连接。

进一步地，所述电机驱动器还包括状态指示灯电路，所述微控制器的输出端与状态指示灯电路的输入端连接。

进一步地，所述微控制器包括微处理器及其外围电路，所述微处理器包括STM8S105系列微处理器。

进一步地，所述使能与方向控制电路包括使能控制接口和方向控制接口，所述使能控制接口的输出端、方向控制接口的输出端分别与微控制器的输入端连接，所述使能控制接口的输出端、方向控制接口的输出端分别通过一下拉电阻接地。

进一步地，所述六臂全桥驱动电路包括三个半桥和对应控制单个半桥的半桥驱动芯片，所述每个半桥包括上MOS管、下MOS管、上肖特基二极管和下肖特基二极管，所述微控制器的输出端、外部PWM信号输入与切换电路的输出端分别与半桥驱动芯片的输入端连接，所述半桥驱动芯片的输出端分别与上MOS管的栅极和源极、下MOS管的栅极和漏极连接，所述上MOS管的源极和下MOS管的漏极连接，所述上MOS管的漏极连接电源，所述上肖特基二极管反向接入上MOS管的漏极和源极之间，所述下肖特基二极管反向接入下MOS管的漏极和源极之间，所述下MOS管的源极接地。

进一步地，所述串口通信电路包括MAX3221芯片及其外围电路。