基于DSC的直流電機半橋驅動電路的設計

　　為避免這種情況的產生，在Q2的漏極和源極之間并聯一個二極管D5，用來增加一個短路續流通路，降低VS端對地的負過沖，同時電阻R5也可以減小負過沖時，流入VS引腳的電流，由于該電阻處于自舉電容的充電回路中，因此不宜過大，其阻值應小于5Ω。另外，適當選取自舉電容的容值也可以有效避免VS的負過沖，通常建議自舉電容的容值要大于0.47μF，并且電容的等效串聯電阻(ESR)越小，也越有助于避免V_bs的負過沖。

　　同時，在芯片的COM引腳和Q2的漏極之間設計了一個限流電阻R6。當VS負過沖超過V_bs導致VB電平低于COM時，該電阻可抑制流入COM引腳的電流，防止因芯片內部COM端到VB端的寄生二極管導通，而造成HO的鎖定。

　　軟件設計

　　本系統軟件采用C語言在TI公司提供的DSP集成編譯器CCS3.3環境下編寫。根據系統總體設計可知，系統軟件需要根據所設定的轉速，控制DSC輸出相應的PWM信號，并實時監控電機的實際轉速。根據檢測到的轉速，計算出實際轉速與預設轉速的誤差。然后根據這個誤差，采用增量PI算法，得出PWM控制信號的修正量，實時修正PWM信號的占空比，使直流電機的轉速迅速達到設定的轉速并保持穩定。與此同時，DSC還要通過ADCINA0通道，定時檢測流入直流電機的電流值，當該電流超出電機的額定電流時，立即關閉PWM輸出，停止向直流電機供電，防止因工作在過流狀態而燒毀電機。軟件流程如圖4所示。

        PWM信號采用TMS320F2810的事件管理器A(EVA)的通用定時器1產生。由事件管理器B(EVB)的通用定時計數器3對直流電機的正交編碼信號進行計數，并由通用定時器4每隔30ms讀取T3CNT的計數值。在通用定時器4的周期中斷函數中，程序計算出電機的當前旋轉速度，根據這個速度計算出當前電機的速度偏差e(k)。將該偏差和前一次速度偏差e(k-1)一起代入PI函數計算PWM調整增量ΔUcmp。該增量值加上當前的PWM占空比Ucmp后，寫入比較寄存器T1CMPR中，調整PWM信號輸出的占空比。在接下來的一個周期中，2810的T1PWM_T1CMP引腳將按照新的占空比輸出PWM信號。采用事件管理器A的通用定時器2定時啟動ADC模塊進行模數轉換，在ADC中斷函數中，根據公式計算出電流值。根據計算結果判斷是否要關閉PWM輸出。

　　總結

　　本系統采用國際整流器公司的半橋驅動器IR2183，設計了一個半橋驅動電路，能夠實現對大功率直流電機的驅動。采用TI公司推出的高性能32位實時數字信號控制器(DSC)TMS320F2810，對電機的轉速和電流參數進行實時監控，并采用增量PI算法動態調整PWM控制信號，實現了對直流電機安全高效的實時控制。本系統在保證高可靠性的前提下，充分兼顧了低成本和高性能這兩方面的需求。

　　目前直流電機在地鐵、電動車、礦山、電梯、造紙印刷、船舶機械、精密機床中都得到了廣泛的應用。本系統在上述工業自動化領域有著廣闊的應用前景。

　　參考文獻：
　　[1] IR2183 Datasheet[Z/OL].http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2183.pdf
　　[2] TMS320F2810 Datasheet[Z/OL].http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tms320f2810.pdf
　　[3] 任志斌.電動機的DSP控制技術與實踐[M].北京:中國電力出版社,2012