[发明专利]基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端

权利要求书

1.一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：采用模块化设计，包括主控模块、驱动模块、A/D转换模块、转子位置检测模块、转速检测模块、过流保护模块、隔离电路模块、电平转换模块，主控模块采用ALTERA公司的FPGA芯片EP4CE115F29C7，通过其丰富的片上资源与其它模块相连接。

2.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：主控模块采用ALTERA公司的FPGA芯片EP4CE115F29C7，其为Altera公司推出的60nm工艺产品，具有丰富的片上资源，面向对成本敏感的大批量应用，以满足越来越大的带宽需求，同时降低了成本。

3.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：驱动模块采用International Rectifier 公司旗下的IR2235驱动芯片，其驱动母线电压高达600V，可同时控制6个功率管，并且自带电流放大和保护功能，在输出端可以起到一直噪音的作用，此模块目的是将低电平数字信号转换为电机运行时定子绕组所需的三相高电平电压模拟信号。

4.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：所述的A/D转换模块所使用的的模数转换电路元件是AD公司的低功耗AD7934芯片，其拥有4路模拟输入通道和12位数字输出，当全速运行时吞吐率可达1.5MSPS，可实现流水线操作，并且不会产生流水线时延，此模块目的是进行模拟信号和数字信号之间的相互转换。

5.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：转子位置检测模块由电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12，电容C10、C11、C12、C13以及一个二极管构成，主要是通过检测无刷直流电机中霍尔元器件发出的信号来确定转子的位置，其中霍尔元器件主要分为两个部分：安装在定子上的霍尔集成电路和安装在转子上的霍尔传感器，一般使用三个传感器相互成120°的夹角固定在转子上，当电机每旋转一周，霍尔集成电路就能产生三组脉冲信号，根据三组信号就能确定转子的位置。

6.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：转速检测模块采用通用型增量式编码器E6C2-CWZ5B，电压输入输出区间为12V-24V，选用分辨率为600，此模块主要用来检测转子的转速。

7.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：过流保护模块由一个放大器，电阻R13、R14、R15、R16和电容C14共同组成，主要通过检测母线电流值来判断电机是否为正常运作状态，实时向主控发出反馈信号。

8.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：隔离电路模块采用光电耦合器元器件HCNR201，其是一种高线性模拟光电耦合器，此模块主要作用于数字信号和开关信号之间的数据传输，减少噪音的产生，减少器件被高压击穿的风险。

9.根据权利要求1所述，一种基于FPGA的无刷直流电机转速控制终端，其特征在于：电平转换模块采用SN74LVC4245A芯片，此芯片同时可以使8路输出和输入同时工作，此模块主要为了保护FPGA芯片不被损坏和确保FPGA接受的信号正确有效，所以将增量式编码器的输出电压进行电平转换。