收稿日 期:2013-05-23作者简介:金瑶,男,宁波工程学院电信学院电子信息工程专业 094 班学生;指导老师:安鹏,男,宁波工程学院电信学院副教授。图 1系统结构框图宁波工程学院学报JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY第 25 卷第 3 期2013 年 9 月Vol.25 No.3Sep.2013DOI:10.3969/j.issn.1008-7109.2013.03.013 宁 波 工 程 学 院 学 报2013 年第 3 期2013 年第 3 期2.3 电源模块电源模块输出包括高端 IGBT 的集电极(FSBB20CH60F 的 P 管脚)的 310V、IPM 15V 工作电压、霍尔模块的 5V 电源电压, 以及 STM32 处理器的 3.3V 的电源电压。图 1 中的保险丝为耐流 10A 的熔断器, 为系统的供电提供了短路和过流保护;RP1 为压敏电阻, 使本系统的电源不受电网上的浪涌影响;C1 和 C4 为安规电容;C2 和 C3 是两个 680uF/250V 的大容量、高耐压的电解电容, 可为电机转动提供民足够的电能。 其中的 5V 电压通过 7805 对开关电源 15V 稳压得到,3.3V 通过 LM1117 对 5V 稳压得到。2.4 上位机通讯模块一般洗衣机电子控制系统里边包含两大模块: 控制板和驱动板[5]。 控制板主要负责人机信息的交换和驱动板通讯, 把用户 设定的参数通过特定的协议编码通过 UATR 发给驱动板, 驱动板通过解码得到设定的参数(比如: 电机转速、转向、转动时间等), 同时控制电机运转。 为了把驱动板和控制板隔离, 本系统采用了光耦器件 PC817, 电路如图 3 所示。2 系统硬件设计2.1 主控 MCUSTM32 系列微控制器使用了 ARM 公司的 Cortex-M3 内核, 该种内核能满足集低功耗、低成本、抗干扰、高性能于一体的嵌入式领域的要求。STM32F103C8T6 的外设非常丰富:64kB FLASH、20kB SRAM、2 个 I2C 接口、2 个 SPI 接口、USB2.0接口、32 个快速 GPIO 口、12 位 10 通道的 ADC 转换器、7 个定时器,3 个 UART 口, 可以满足本系统的应用需求。2.2 智能功率模块目 前用的最多的 IPM 品牌有三菱、富士、仙童、IR、安森美、东芝等, 考虑到电机是大功率设备, 所以要选择额定电流、额定电压都比较高的 IPM 模块。 仙童公司的 FSBB20CH60F 具备 600V-20A 三相 IGBT逆变桥控制 IC 门极驱动和保护的能力,可以满足本系统的应用要求。 它还有以下优点:内置 NTC 热敏电阻,用于检测功率芯片温度;具有故障输出信号(VFO); 保护功能执行中的软关断功能;内置 HVIC,可以采用单地电源和无需光耦接口;与 3.3V MCU 或 DSP 之间直接连接等。 具体电路如图 2 所示。图 2IPM 外围电路设计62 3.2 PWM 输出实现电机要转动, 必须要有连续不断的 PWM 输出, 而且正反转的输出顺序是不同的; 电机的加速就是加大 PWM 的占空比, 减速就是降低占空比, 而停止是靠电机切割磁感线, 达到快速制动的目 的。 PWM的输出方式: 正转的时候为 PWM_ON 方式, 反转时为 ON_PWM 方式, 两者交叉导通是为了使 IGBT 开3 系统软件设计本系统采用的核心控制芯片是 STM32F103C8T6, 软件主要分成七个部分: 系统初始化、温度和电流电压采样、串口通信、故障检测、读取霍尔信号并输出对应 PWM、PID 算法、速度检测。 具体工作的流程图如图 4 所示。