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以电子方式产生旋转磁场

F Ferrero?? J Blanco?? JC Campo和 M Valledor?? 西班牙奥维耶多大学?? 2010年04月30日 ?? 收藏1

  医疗、电磁搅拌器、感应加热等许多应用都需要旋转磁场,而你可以把多个永磁体连接到直流电机,来产生这种磁场。这种方法涉及一些问题,比如噪声,以及需要维护运动零件。本例介绍了如何在不使用机械元件的前提下,利用微控制器全桥驱动器来产生可变磁场。该方法无需维护,不会磨损,并提供高精度的速度控制。但它需要大型磁芯来实现强有力的磁性激励。

  你可以用交流电来激励一个静止的磁性线圈,它感应出北极和南极,二者以信号激励的频率变化。你可以采用一种具有更多磁性线圈的构造,来增加磁极数量。图1表明了一种实际的线圈排列和典型的激励波形。请注意:每对线圈的端子串联对接,以便始终获得具有不同极性的磁场。

两对磁性线圈及其激励波形表明了如何生成旋转磁场

  图1,两对磁性线圈及其激励波形表明了如何生成旋转磁场。

  多种IC都能驱动电感式负载。本电路使用STMicroelectronics公司的L6204双路全桥驱动器。每个桥路均有4只电源DMOS晶体管,它们的接通电阻为1.2Ω。Microchip公司的PIC16F628微控制器控制该双桥驱动器的各个开关(图2)。典型波形表明了每条电路如何被激励(图3)。

  图2,该电路由全桥驱动器和微控制器组成。

波形表明每个线圈是如何被激励的

  图3,波形表明每个线圈是如何被激励的。

  为确保高压侧驱动器的正确驱动,电路供应的电压高于IC2的20号引脚的电源电压。外部电容C1和C2以及二极管D1和D2使用充电泵法来产生这个电压。你可通过IN1、IN2、IN3、IN4、ENABLE1、ENABLE2输入来独立控制4个半桥。

  微控制器计时器的中断生成高精度的IN1至IN4波形。利用10 MHz振荡器晶体并把后定标器固定为8,微控制器的计数器每3.2 ?s递增一次:1/((10 MHz/4条指令)/8)。考虑到中断是在计数器溢出时生成,并且最大数量高达65,535,即16位,因此你可在3.2 ?s和210 ms(等于3.2×65,535)对中断编程。

  凭借如此宽的中断范围,固件使用户可在一个分为10级的频率的子范围内选择预充电,意味着你必须在49.89至60.45 ?s范围改变中断,这对于本应用是一个很好的范围。新的中断频率有一个简单的计算式,它包含级别、最大频率以及级别间隔,后者是运算包含的恒定值。请从http://a330.g.akamai.net/7/330/2540/ 20100210160001/www.edn.com/contents/images/di4606list.zip下载完整的C源码。


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磁场? 微控制器? 全桥驱动器?

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