图7-17 无刷电动机的工作原理示意图无刷电动机定子绕组必须根据转子磁极的方位切换其中电流的方向，才能使转子连续旋转，因此在无刷电动机内必须设置一个转子磁极位置的传感器，这种传感器通常采用霍尔元件。图7-18所示为无刷电动机中霍尔元件及绕组线圈的工作过程。......
2023-09-27
电动自行车有刷电机控制器工作原理
【摘要】：图解演示图8-19为典型电动自行车有刷直流电动机控制电路框图，从图中可以看到电动自行车有刷直流电动机控制器与蓄电池、转把、闸把及有刷直流电动机进行连接。VT1导通后，VT3迅速截止，驱动信号迅速消失，电动机绕组产生反相的电动势，该电动势经二极管D5泄放到蓄电池。
图解演示
图8-19为典型电动自行车有刷直流电动机控制电路框图，从图中可以看到电动自行车有刷直流电动机控制器与蓄电池、转把、闸把及有刷直流电动机进行连接。当蓄电池将电压送入控制器后，经控制器内部的稳压电源进行稳压后输出电压为PWM产生电路（电压比较器）、欠压保护电路、场效应晶体管驱动电路、限流／过流保护电路等进行供电。
图8-19 典型电动自行车有刷直流电动机控制电路框图
转动转把发出控制信号，驱动PWM产生电路输出PWM信号送入场效应晶体管驱动电路中对场效应晶体管进行驱动，通过场效应晶体管输出合适的电压，经限流／过流保护电路限流后驱动有刷直流电动机进行运转。限流／过流保护电路将电流的情况反馈给PWM芯片，使其可以输出正常的控制信号。
当按下闸把时，信号送入PWM芯片中，PWM芯片停止输出PWM控制信号，无法驱动场效应晶体管驱动电路，停止输出供电电压，有刷直流电动机失电，减速后停止运转。
1.采用专用无刷直流电动机控制芯片LM339的控制器
图解演示
图8-20为采用LM339芯片的有刷直流电动机控制器的电路原理图。LM339内部由四个电压比较器构成，其引脚功能和内部结构可参照前文所述。
图8-20 采用LM339芯片的有刷直流电动机控制器电路原理图
（1）供电电路
电池的36V的输出电压直接加到电动机的供电端，同时该电压经三端稳压器IC17812稳压后，由其①脚输出+12V电压，该电压经电容器C6、C5滤波后为电动机的激励放大器和控制集成电路IC2（LM339）供电，同时该电压还送入三端稳压器IC378L06的③脚，由其①脚输出+6V直流电压，经VD2后输出+5V电压。+5V电压为闸把和转把等部件提供工作电压。
（2）启动电路
电动自行车接通电源时，+12V电压送入IC2A的③脚为其提供基本的工作电压，IC2中IC2A、IC2B部分构成PWM信号调制和锯齿波信号产生电路，由
脚输出PWM信号，经VT1、VT2组成的放大电路后，输出放大后的控制信号，该信号再驱动功率场效应晶体管VF3、VF4工作在开关状态，此时由电池、电动机、VF3、VF4、电阻器R18构成回路，电动机开始转动。
（3）刹车电路
该电路的刹车电路主要是由闸把开关、VD1和IC2内部电路构成的。当捏下闸把时，闸把的常开开关闭合导通，IC2A⑨脚的电压经VD1和闸把开关接地，此时IC2A
脚变为低电平，该低电平信号使VT1、VT2截止，这样也使场效应晶体管VF3、VF4截止，电动机断电而停转。
2.采用TL494芯片的有刷直流电动机控制器电路分析
图解演示
图8-21为采用TL494芯片的有刷直流电动机控制器电路原理图。该电路以TL494芯片为控制核心，是一款脉宽调制（PWM）式开关电源控制电路。
图8-21 采用TL494芯片的有刷直流电动机控制器电路原理图
（1）稳压和供电电路
当接通电源锁后，来自36V蓄电池的电压分为三路：第一路加到有刷直流电动机上为其供电；第二路通过采样电路R1为蓄电池欠压保护电路提供信号；第三路通过R3限流后，经稳压器7815稳压输出15V电压。该电压经电容器滤波后，为驱动电路和控制芯片TL494、运算放大器LM324等供电。
（2）PWM信号产生电路
稳压电路输出的+15V电压后加到控制芯片IC2（TL494）的
脚，芯片内部形成5V基准电压由其
脚输出，另外为其内部的振荡器、触发器、比较器、误差放大器等电路供电。
振荡器与⑤、⑥脚外接的定时电容器和定时电阻器构成振荡电路产生锯齿波脉冲。该脉冲信号作为触发信号，控制芯片内的比较器产生PWM脉冲由IC2的⑨脚输出。
（3）驱动电路
晶体管VT1、VT2、VT3构成该控制器中的驱动电路，其中VT1、VT2组成推挽式放大器，场效应晶体管VT3为功率放大器。
当IC2⑨脚输出脉冲为高电平时，经电阻器R30后加到推挽式放大器的基极，VT1截止，VT2导通，将脉冲信号进行放大后送入VT3的栅极，VT3导通，驱动信号送至有刷直流电动机，驱动其旋转。
当IC2⑨脚输出脉冲为低电平时，经电阻器R30后加到推挽式放大器的基极，VT1导通，VT2截止。VT1导通后，VT3迅速截止，驱动信号迅速消失，电动机绕组产生反相的电动势，该电动势经二极管D5泄放到蓄电池。
正常工作时，⑨脚输出脉宽可变的信号，经VT1～VT3放大后去驱动电动机旋转，调速时改变脉宽的宽度，即可改变电动机的转速。
（4）刹车控制电路
按下闸把进行刹车时，闸把内的刹车开关接通输出5V高电平，经棕色线后，加到控制芯片的④脚，芯片④脚内接休止时间比较器，该脚输入高电平后，内接的休止时间比较器输出高电平控制电压，控制芯片⑨脚输出低电平，控制器晶体管VT2截止，VT1导通，场效应晶体管VT3截止，电动机停止转动，实现刹车控制。
（5）调速控制电路
控制器对电动机的调速控制是通过改变⑨脚输出的脉冲占空比来实现的。例如，当旋转转把加速时，霍尔组件输出的直流电压由低到高进行变化，该变化的信号经R22后加到IC2的②脚，由②脚输入的电压由低到高变化，该脚内接误差放大器输出端的电压由高到低变化，再经PWM比较器处理后，使IC2⑨脚输出的脉冲信号占空比增大，从而使场效应晶体管VT3导通时间延长，流过电动机绕组的电流增大，电动机的转速增大，实现加速控制。
当旋转转把减速时，IC2②脚输入电压由高到低，则控制IC2⑨脚输出脉冲信号的占空比减小，使车速减小，实现减速控制。
相关资料
图8-22为TL494芯片的内部结构框图。TL494芯片内部由基准电压发生器、振荡器、误差放大器、双稳态触发器、比较器等构成。其中，芯片内的振荡器既可工作在主动振荡方式，也可工作在外同步信号触发的状态，驱动输出电路既可以工作在双端输出方式，也可工作在单端输出方式。TL494芯片各引脚功能见表8-3。
图8-22 TL494芯片的内部结构框图
表8-3 TL494芯片各引脚功能
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2023-09-27
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