武汉大学学报

(

工学版

)

2006

1. 1 　H 型单极可逆 PWM 驱动系统

PWM 信号产生后 ,要控制伺服电机还得进行

脉冲分配 ,即对电压/ 脉宽

( V / W )

变换的信号进行

适当的逻辑变换 ,分配给基极驱动电路以满足功率
转换电路工作制式“通”、

“断”时序的脉冲电压 ,之

后再对脉冲分配电路提供的脉冲进行前置功率放

大 ,使之激励功率转换电路的场效应管. 具体方案
为 :采用驱动芯片 L M621 再加 4 个 MOS 管 ,组成
受限单极性驱动可逆 PWM 系统 ,具体电路如图 2
所示 . L M621用来驱动MOS管以驱动电机 ,设有

图

　驱动电路

“死区”

电路避免桥式开关电路直通问题 ,选择它做

驱动芯片 ,只用一路 PWM 信号来实现桥式电路的
驱动 ,减少了外围电路和驱动系统的体积 ,也使软
件程序简单化. 它的真值表如表 1 所示. 在本系统
中 ,L M621 的 5 、

7 脚接高电平 ,6 脚接低电平. D1 、

D3 为 P 型 MOS 管 ,D2 、

D4 为 N 型 MO S 管.

表

　真值表

D IR

SN K1

SN K2

SRC1

SRC2

SA T

CC2

GND

OU T

CC2

SA T

OU T

GND

　　本系统采用 H 型单极可逆 PWM 驱动系统.

单极性驱动方式是指在一个 PWM 周期内 ,电动机
只承受单极性的电压. 在要求电动机正转、

即 DIR

为 1 时 ,开关管 V1 和 V4 受 17 脚 PWM 控制信号
控制 ,D2 接高电平截止 ,D4 接地截止. 在要求电动
机反转、

即 DIR 为 0 时 ,开关管 V2 和 V3 受 17 脚

PWM 控制信号控制 ,D1 接高电平截止 ,D3 接地

截止.

1. 2 　光电隔离

为了消除地环路引起的共阻抗耦合干扰 ,实现

不同电压信号的隔离 , 抑制干扰传递 , 我们设计

DSP 出来的 PWM 信号先经过光电耦合器. 采用
光电耦合器来隔离具有显著的优点 :单方向传递信
号 ,寄生反馈小 ,传输信号的频带宽 ; 抗干扰能力
强 ,不容易受周围电磁场的影响. 本系统采用光电
隔离器 6N137 ,该芯片有控制端 ,传输时间与一般
集成电路差不多. 电路连接如图 2.

1. 3 　增量式光电编码器闭环反馈

本系统要获得较高的控制精度 ,必须采取反馈

的闭环系统 ,我们设计由 DSP 的编码电路获得来
自编码器的反馈信息. 编码器原理图如图 3 所示.

图

　基本光电脉冲发生器的部件分解示意图

光电脉冲发生器是增量式光电编码器的一种 ,

它由光源、

光电转盘、

光敏元件和光电放大整形电

路组成. 光电转盘与被测轴连接 ,光源通过光电转
盘的透光孔射到光敏元件上 ,当转盘旋转时 ,光敏
元件便发出与转速成正比的脉冲信号. 电机轴上的
光电编码器产生两路编码脉冲 :A 相和 B 相脉冲 ,
它们是两个频率变化且正交的脉冲. A 相脉冲与

DSP 的 Q EP1 相连 ,B 相脉冲与 DSP 的 Q EP2 相

连. 如果 A 相脉冲序列先到 Q EP1 ,则电机为正方
向旋转 ;反之 ,则为反方向旋转 ,如图 4 所示.

DSP 除了要判断直流伺服电机的转向 ,还需

对它的位置和速度进行测量 ,本系统采用 M/ T 法
测速. 具体方案如下 :

两列正交输入脉冲两个边沿都被正交编码脉

冲电路计数 ,产生的时钟频率是每个输入序列的 4