电动滑板车速度控制器.pdfVIP

電動滑板車速度控制器 （此文刊載於e 科技， vol. 28, April 2003 ） 作者: 林錫寬 這篇文章要以松翰科技公司的微控器 SN8P1708 來作電動滑板車的單晶片速 度控制器。現今市面上的電動滑板車，還有部分電動機車都是使用直流馬達來帶 動，所以本文的目標也就是直流馬達的速度控制，只是系統考量為應用於電動滑 板車。 1 直流馬達速度控制 在固定負荷下，直流馬達的旋轉速度和轉子的扭矩成正比，扭矩愈大，轉速 愈大。對永磁式直流馬達而言，定子的磁場強度固定不變，所以轉子的扭矩完全 由線圈的感應磁場強度決定，因而扭矩 T 就正比於電樞電流 i ： e a T =K i e v a 其中 K 為扭矩常數。由動力學的 Euler 公式可以得出轉速 ω 的動態方程式為 v r Jω +B ω T −T r m r e L 其中 J 為轉子的慣性矩，B 為動摩擦係數，T 為負荷力矩。 m L 由以上的式子，可以看出直流馬達的速度控制可由控制電樞電流 ia 來達成， 而電流的控制也可以改為控制輸入電壓，因為線圈的電阻是固定的。因此直流馬 達的控制有所謂的穩定電流(current-stabilized)和穩定電壓(voltage-stabilized) 。前 者為輸入電流命令，控制輸出電流值等於輸入命令。後者則是控制輸出電壓值等 於輸入電壓命令。實現這二種控制方法的最簡單方式為使用脈寬調變 PWM 輸 出。在供應電源的電壓保持不變，利用電子開關元件，在極短的週期內控制開與 關的時間比（又稱工作週期 duty cycle ），使得平均電壓隨該比值變化來達到控制 電壓的目的。PWM 輸出訊號用來驅動電子開關元件的開和關。此開關的頻率稱 作載波頻率，提高載波頻率雖然會降低電流的漣波，進而提高直流馬達的效率和 降低諧波的干擾，但是卻會增加功率開關的損耗。最基本的要求則是，載波頻率 要遠高於直流馬達的電氣頻寬，才可以降低諧波的干擾，避免產生共振現象。 IN4004 SW + 12V A968 DC 12V Motor 12V - 30K Ω IRF540 2 Ω/20W 12V