5. Принципиальная схема блока управления

БУМ реализован на базе интегральной микросхемы ИС ТА7336Г, рис.6.1. На одной печатной плате кроме этой микросхемы размещены диоды VD4-VD9, токоизмерительный резистор R_S и резисторы R1, R2, R9, R10. Элементы ШИМ размещаются на другой плате. Подача сигналов FR, U_У, и подведение напряжения U_СС осуществляется с помощью разъема Х1. Двигатель соединяется с платой через соединитель Х2.

В состав микросхемы ТА7336 входят источник питания ИПДХ, три триггера Шмитта Тг1 – Тг3, переключатель направления вращения FR, шесть логических элементов DD1-DD6, электронный коммутатор К.

Кроме перечисленных в состав микросхемы входят и ряд вспомогательных узлов. Большинство из них на схеме не обозначено. Но два – узел защиты от температурной перегрузки УЗП и узел защиты от перегрузки по току УЗТ входят в состав большинства микросхем. Это заметно повышает надежность работы блока. Назначение выводов ИС показано в табл.6.1.

При температурной перегрузке и перегрузке по току формируются сигналы u_T и u_i, с помощью которых выходной каскад - коммутатор переводится в безопасный режим работы.

Таблица 6.1

№	символ	назначение	№	символ	назначение
2,3		Вход фазы С	13		Выход фазы С
4,5		Вход фазы В	14		Выход фазы А
6,7		Вход фазы А	15		Выход фазы В
1		Напряжение питания датчиков Холла	16		Контрольный выход
8	FR	Указатель направления вращения	17		Установка ограничителя тока
9		Не присоединен	18		Общий вывод выходного каскада
10	UСС	Напряжение питания узлов БУМ	19		Конденсатор частотной коррекции
11	UУ	Вход управления (сигнал САР)	20	GND	общий
12	UП	Питание выходного каскада БУМ

Благодаря наличию магнитной связи, в микросхему всегда поступает информация о пространственном положении ротора. Например, северный полюс N ротора находится у датчика D_А фазы А, рис.6.1,б. До этого момента времени по обмотке W_А фазы А протекал ток, притягивающий к ней полюс ротора. Если полюс ротора приближается к датчику D_А, на его выходе формируется напряжение, которое переключает триггер Тг2. Это вызывает подключение к источнику питания U_П либо обмотки W_С, либо обмотки W_В, в зависимости от положения переключателя FR. Ротор Р будет вращаться либо против часовой стрелки, либо по часовой стрелке.

Изменение направления вращения осуществляется предварительной установкой переключателя FR, с помощью которого выходное напряжение с триггераТг2 подается либо на формирователь фазы С (DD1-DD2), либо на формирователь фазы В (DD5-DD6).

В дальнейшем работа блока заключается в том, чтобы с помощью транзисторных ключей VТ1-VТ6 переключать токи в обмотках статора W_C, W_A, W_B и создавать вращающееся магнитное поле. Обмотки расположены таким образом, чтобы создаваемые ими магнитные потоки были сдвинуты на 120 эл. градусов.

Сигналы с переключателя FR поступают на логические элементы DD1 – DD6 формирователя Ф. На выходе Ф формируются напряжения +С и –С, +А и –А, +В и –В, с помощью которых реализуется логика управления транзисторными ключами. Осуществляется необходимая последовательность подключения фазных обмоток к источнику питания + U_П.

Чтобы управлять угловой скоростью, например, при считывании компакт-диска в зависимости от радиуса считывания или стабилизировать угловую скорость при меняющемся моменте нагрузки и др., на вход блока подают широтно-модулированный управляющий сигнал U_у.

При изменении относительной длительности этого сигнала изменяется среднее значение напряжений, подводимых к обмотке двигателя.

Период работы транзисторов выходного каскада VT1-VT6 составляет 6 тактов, длительность каждого такта равна π/3. Датчики положения ротора – элементы Холла Д_А, Д_С, Д_В при вращении ротора вырабатывают знакопеременные сигналы u_ДА, u_ДС, u_ДВ, рис.6.2,а,б,в, где N, S – пороги срабатывания триггеров Шмитта.

Полярность этих сигналов меняется при изменении полюсов ротора, перемещающихся мимо соответствующих датчиков.

Напряжения U_А, U_В, U_С на выходе триггеров (кривые г, д, е) вырабатываются при прохождении полюса ротора в окрестностях соответствующих датчиков. Длительность этих импульсов – 180⁰ . Однако для работы трехфазного исполнительного двигателя ВД требуются управляющие импульсы длительностью 120⁰. Поэтому в схеме функционирует специальный узел – матрица 180⁰/120⁰ (на схеме обозначена штриховой линией). В задачу этого узла входит преобразование импульсов длительностью 180⁰ в импульсы длительностью 120⁰.

Рис.6.2. Временные диаграммы работы блока

управлением двигателя

Функционирование матрицы 180⁰/120⁰ осуществляется с помощью набора ЛЭ DD1-DD6, реализующих функцию («запрет»). На вход этих ЛЭ поступают импульсы длительностью 180⁰, а с выхода снимаются импульсы длительностью 120⁰, кривые ж, з, и, к, л, м.

С помощью этих импульсов формируются прямоугольные, знакопеременные импульсы, эквивалентные трехфазному напряжению (кривые н, о, п).

В такте 1 на выходе фазы А – высокий уровень напряжения (u_WA), на выходе фазы В - низкий уровень напряжения - (u_WВ).

Открытыми будут транзисторы VT2 и VT6. Ток потечет от фазы А к фазе В, т.е. фаза А будет источником, а фаза В – приемником, как обозначено в строке р, рис.6.2. Цепь тока в такте 1: + U_П - VT2 - W_A - W_B - VT6 - -U_П (корпус).

В строке с приведена векторная диаграмма магнитных потоков, которые формируются работающими фазами, где - магнитные потоки, создаваемые обмотками W_A, W_В и - результирующий магнитный поток. Под воздействием результирующего магнитного потока вектор магнитного потока ротора Р стремится установиться параллельно вектору , повернувшись по часовой стрелке на угол 60⁰. С каждым тактом ротор поворачивается на 60⁰.

Положительные импульсы сигналов +С, +А, +В являются разрешающими для начала работы регулирующих ключей VT1, VT2, VT3 верхней группы коммутатора. Одновременно логика формирователя Ф инициирует появление отрицательных потенциалов –С, -А, -В.

Такое распределение потенциалов на выходе формирователя исключает появление сквозных токов, через оба транзистора каждой фазы.

Задание 6.1