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电机控制器

硬件设计说明书

目录

1引言 1

1.1编写目的 1

1.2背景 1

1.3术语与缩写定义 1

1.4参考资料 1

2硬件概述 1

2.1详细硬件资源需求 1

2.2硬件资源需求归总 2

2.3硬件框图 2

2.4接口定义及器件说明 3

3主控制板硬件设计说明 4

3.1处理器及外围电路 4

3.1.1处理器资源说明 5

3.2数字量输入输出电路 5

3.2.1数字量输出电路 5

3.2.2数字量输入电路 6

3.3模拟量采集电路 6

3.3.1电流采集电路 7

3.3.2电压采集电路 8

3.3.3温度采集电路 9

3.3.4第三相电流计算和总电流信号 1

3.3.5硬件过压和硬件过流 12

3.4硬件保护电路 12

3.5PWM驱动电路 13

3.6RS232通信和程序下载 14

3.6.1原理及接口说明 14

3.7参考电压电路 15

3.7.1原理说明 15

3.8电源系统设计 16

4PCB设计规则 16

4.1板布局要求 16

4.2关键布线规则说明 16

5其他 17

表1术语与缩写定义表 错误!未定义书签。

表2硬件资源需求 2

图1主控制板原理框图 3

图9IGBT内部的NTC电阻 9

图10外部温度检测电路 10

图11内部温度检测电路 10

图12第三相电流和总电流计算电路 1

图13硬件过压和硬件过流电路 12

图14硬件保护电路 13

图15PWM驱动电路 14

图16RS232通信及接口图 15

图17参考电压电路图 15

图183.3伏供电电路图 16

1引言

1.1编写目的

1.2背景

1.3术语与缩写定义

1.4参考资料

2硬件概述

2.1详细硬件资源需求

逆变器总体设计方案中，对主控制器的硬件需求如下：

描述

数量

技术要求

电平

模拟量

电流(IU、IV)

2

精度1%(暂定),外部输入2路，采用调理电路处理后，送3路模拟信号到MCU

输入电压范围±5V,须在板内调理为MCU所需电平

电压(母线电压VPN、输出电压VOUT)

1

一路母线电压，精度1%(暂定)

此信号输入电压范围-5V-0V,须在板内调理为MCU所需电平

温度(T+)

1

散热器温度范围0～120

0--5V,须在板内调理为MCU所需电平

数字量

继电器输出

(1KMON)

1

输出信号，高电平有效

驱动能力10mA

风扇(输出)1FAN

1

输出信号

故障输出(RA)

1

输出信号

驱动能力3mA

刹车输入BRK

1

输入电平为3.3V

外部电路已处理为3.3V

复位输入

FRST

1

驱动器复位

正转(1FOR)

1

外部输入信号

输入电平为5V,故硬件上需设计相应电路将信号降到3.3V电平

反转(1REV)

1

故障输入1SC

1

复位(备用)

1

停机(备用)

1

备用

4

硬件

保护

过流

1

电路板使用一个接口(FS),直接对PWM信号进行封锁，并将封锁

信息和保护类型送MCU(占用MCU

的引脚4个)

板内

母线过压

PWM信号

6

频率16KHz以下

5V,驱动能力10mA

PWM封锁信号(FS)

1

低电平有效

程序下载接口

1

采用公司成熟方案

2.5*4PIN端子

RS232接口

1

可用于程序下载以及通信

5V,不隔离，波特率9600

表1硬件资源需求

2.2硬件资源需求归总

主控制器的硬件资源需求归类如下：

模拟量

数字量

通信

温度

电压

电流

输出

输入

PWM

485

232

需求

1

1

2

5

11

7

0

1

实际选

取

1

1

2

7

13

7

0

1

表3硬件资源需求归总

表中：

温度量的输入为电压型式，工作范围0--5.1V,电流10mA以下，与外部电路有关；

电压信号的输入为电压型式，工作范围-20--0V,电流10mA以下，与外部电路有关；

电流模拟量，输入为电压型式，范围-5--5V,外部有调理电路；

数字量输入为5V电平；数字量输出驱动能力10mA。

通信通道设置0路RS485,1路RS232。

主控制器引入的电源为5V、±15V。

2.3硬件框图