永磁无刷直流电机控制器设计
  摘要：介绍以专用控制芯片 MC33035、MC33039 为核心构成的家用传动装置中永磁无刷
直流电机控制器设计，主要涉及核心控制电路的构成，功率开关元件的驱动。实现以敏感
元件（霍尔元件）为速度反馈电路的双闭环无级调速系统驱动，
    关键词：无刷直流电机；专用控制芯片；控制器；功率开关元件；设计
       1   

引 言

    随着人们生活水平的提高，产品质量、精度、性能、自动化程度、功能以及功耗、价格问
题已经是选择家用电器的主要因素。永磁无刷直流电机既具有交流伺服电机的结构简单、
运行可*、维护方便等优点，又具备直流伺服电机那样良好的调速特性而无机械式换向器，
现已广泛应用于各种调速驱动场合。M0TOROLA 第二代电机控制专用芯片的出现，给永
磁无刷直流电机调速装置的设计带来了极大的便利。这些芯片控制功能强，保护功能完善，
工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单，抗干扰能力强，特别适用于工作环境恶
劣，对控制器体积，价格性能比要求较高的场合。
    2 控制器结构与原理
    2．1 控制器结构
    MC33035 是 MOTORORA 公司研制的第二代无刷直流电控制专用集成电路，加上 1 片
MC33039 电子测速器将无刷直流电动机的转子位置信号进行 F/V 转换，形成转速反馈信
号，即可构成转速闭环调节系统。外接 6

 

个功率开关器件组 成三相逆变器，就可驱动三

相永磁无刷直流电机，控制器电路构成，如图 1 所示，图中 Sl 控制电机转向，S2 控制系
统起停，S3 选择系统开环或闭环运行，S4 控制系统制动，S5 选择转子位置检测信号为
60°或 120°。方式，S6 控制系统的复位。电位器 RPl 用以设定所需电机转速，发光二板管 Ll
用作故障指示，当出现不正常的位置检测信号、主电路过流、3 种欠电压之一(芯片电压低
于 9．1V，驱动电路电压低于 9，1V，基准电压低于 4．5V)、芯片内部过热、起停端低电
平时，L1

 

发光报 警，同时自动封锁系统。故障排除后，经系统复位才能恢复正常工作。

    2．2 控制原理
    从电机转子位置检测器送来的三相位置检测信号(SA  

， SB，SC)一方面送入

MC33035，经芯片内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端
等控制逻辑信号状态，经过运算后，产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的 6 路原始控制
信号，其中，三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。处理后
的三相下桥 PWM 控制信号(AT，BT，CT，)经过驱动电路整形、放大后，施加到逆变器的
6 个开关管上，使其产生出供电机正常运行所需的三相方波交流电流。
    另一方面，转子位置检测信号还送人 MC33039，经 F/V 转换，得到一个频率与电机转
速成正比的脉冲信号 FB。FB 通过简单的阻容网络滤波后形成转速反馈信号，利用
MC33035 中的误差放大器即可构成一个简单的 P 调节器，实现电机转速的闭环控制，以
提高电机的机械特性硬度。实际应用中，还可外接各种 HI，PID 调节电路以实现更为复杂
的闭环调节控制。

 
    3 芯片功能
    3．1 MC33035 结构组成及功能
    其主要组成部分包括：
    (1)转子位置传感器译码电路；