无刷电机控制器

功能特点

　　可进行简单的变速控制

　　所有重要电流均由一个单独的外接电阻器决定，设置比较简单

　　电机起动和停止可以利用电路的电源完成

　　起动定时序列由两个电容器完成

　　可独立运行控制功能，且外围电路简单

　　采用了新的反电势换向技术，能提供最小的无抖动转矩

　　可进行效率的控制

　　具有换向PLC,可有效抑制PWM尖峰噪声信号

构成

　　电动车无刷控制器主要由单片机 主控电路、功率管前级驱动电路、电子换向器、霍尔信号检测电路、转把 信号电路、欠电检测电路、限流/过流检测电路、刹车信号电路、限速电路、电源电路等部分组成，其原理框图如图所示。

原理

　　1. 电子换向器

　　无刷电机与有刷电机的根本区 别就在于无刷电机用电子换向器代替 了有刷电机的机械换向器，因而控制 方法也就大不相同，复杂程度明显提 高。在无刷 电机控制器中，用 6 个功率 MOSFET 管组成电子换向器，其结构如 图 2 所示。图中 MOSFET 管 VT1、VT4 构 成无刷电机 A 相绕组的桥臂，VT3、VT6 构成无刷电机 B 相绕组 的桥臂，VT5、 VT2 构成无刷电机 C 相绕组的桥臂，在 任何情况，同一桥臂的上下两管 不能 同时导通，否则要烧坏管子。

　　6 只功率 MOSFET 管按一定要求顺 次导通，就可实现无刷电机 A、B、C 三 相绕组的轮 流通电，完成换相要求， 电机正常运转。 在电动车无刷电机控制器中，这 6 只功率管 有二二通电方式和三三通电 方式的运用， 二二通电方式即每一瞬 间有两只功率管同时 通电，三三通电 方式即每一瞬间有三只功率管同时通 电。对于二二通电方式，功率管 须按 VT1、VT2；VT2、VT3；VT3、VT4； VT4、VT5；VT5、VT6；VT6、VT1； VT1、VT2 的通电顺序，电机才能 正常运转。对于三三通电方式，功率 管须按 VT1、VT2、VT3； VT2、VT3、 VT4；VT3、VT4、VT5；VT4、VT5、 VT6；VT5、VT6、VT1；VT6、 VT1、 VT2； VT1、VT2 、VT3的次序通 电，电机才能正常运转。

　　2. 功率管前级驱动电路功 率 管 前 级 驱动电路用来驱动 电子换向器的 6 个 MOSFET 管，由于 6 个 MOSFET 管组成 了 3 个相同的桥臂， 对这 3 个相同的桥臂 的驱动电路是相同的，因而功率 管前 级驱动电路是由 3 组相同结构的电路组 成， 3 所示的是一典型的功率管前级 驱 图 动电路，对于一无刷控制器，有 3 个 这样的电路，分别驱动 3 个桥臂。

　　3. 单片机主控电路

　　单片机主控电路是无刷电机控制 器的核心部分，电机的霍尔信号、转 把信号、过流检 测信号、刹车信号等 都直接输入给单片机，由单片机进行 处理，并由单片机输出电子 换向器三 个桥臂的前级驱动信号， 以控制电机 的运转， 因而单片机主控电路是无刷 电 机控制器的心脏部分。 单片机 PIC16F72 是目前电动车无 刷电机控制器的主流控制芯 片，决定输出驱动信号的脉宽，从而 决定电机的转速。目前市面上电动车 的转把输出信号 电压一般在 1~4.2V， 它内部是由一个线性霍尔元件和一个磁 体组成，转动转把、磁体移动，霍尔元 件感应 变化的磁场而输出变化的电压。

　　4. 限速电路

　　限速电路是通过分压电阻，减小 送入单片机的转把电压信号，从 而限制了速度。  中把 SPLIMT 端接 地，则 R67 与 R68 即组成分压电路，降 低转把信号（SPSIG） 送入单片机的 5 脚的电压，从而限制了电动车的 转速。

　　5. 霍尔信号检测电路

　　电阻 R31~R36、电容 C16~C18 组成霍尔信号检测输入电 路，电阻 R34~R36 形成上拉电位，电 容 C16~C18 起滤波作用，抑制干扰信 号。单片机的 15、16、17 脚 分别检测 来自电机内的三路霍尔位置信号，以 决定换相时刻。

　　6.欠压检测电路

　　元件 R70、R71、R72、 C23 组成电池电压检测电路，检测值送 入单片机的 3 脚，当该脚检测值低于某 一数值时，可强迫无刷电机控制器不 工作，从而起到保护电 池的作用。

　　8. 电源电路 在无刷电机控制器中，一般需两组 电源，一个是 14V 电源供功率 MOSFET 驱 动用，另 一个是 5V 电源，供单片机、电 机霍尔、转把霍尔等电路用。14V 电源 一般由 LM317 调整管得到，5V 电源一般 由 78L05 得到。

　　9. 限流/过流保护电路

　　限流保护是控制无刷电机控制器 在某一限定电流值下工作，对于 36V 控制器，限 流值一般在 14±1A，对 于 48V 控制器限流值一般在 17±1A。限 流保护其实又是过载 保护，当上坡、 载重必然引起负载加重、电流增大， 但电流增大的极限就是限流值。

基本维修

　　一、控制器静态电流正常应在50MA内，电机空载转速时电流一般在1.4A左右，部分电机在1.8A左右。

　　当控制板不工作时，首先应看板上信号灯以秒/次闪烁，如未加转把信号而信号灯不闪烁，则应检查：

　　1．5V电压是否正常，不正常时外部接插是否有短路，板上有无搭锡短路等；

　　2．单片机第2脚电压是否为5V；

　　3．石英晶体是否工作；

　　4．信号灯是否损坏。

　　二、控制器电流电压调整

　　1．电流调整：调节康铜长度（新程序可调整LM358第6脚对地的电阻（R6），取值范围取2K到3.3K内，调到所需运电流，（500W老程序在26A到35A有较好的运行效果，新程序在22A到28A有较好的效果。）

　　2．电压调整：欠压取样电路为48V或36V电源对地的两个分压电阻组成，通常调整电源连接的电阻（Ra）就可以调整欠压点，因与地连接的电阻通常取1.2K，故欠压值及电阻阻值可按下面公式计算：Ra=(1.2xv-1.2x3)/3

　　例：使用48V电瓶电压，欠压V的取值为40.5时：

　　Ra=(1.2x40.5-1.2x3)/3-------→Ra=15K

　　注：其中的1.2为与地连接的电阻。式中的3为单片机部处理欠压AD值。

　　当欠压值需在40.5V到42V间调节时满载1.2K电阻上并82K、39K、36K、33K、30K时，欠压分别对应：41.04V、41.65V、41.75V、41.86V、42V。