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三速单相电动机开关调速的原理及软硬件的实现
发布时间:2020-12-15 22:42    文章作者:ag旗舰厅手机版

  结构简单,成本较低,控制方便,它使电风扇具备高、中、低三档转速,提高了电风扇的供风质量,因此,这种单相电动机在家用电风扇得到广泛的应用。但是,当需要进一步提高电风扇的质量和品位时,仅具有三档转速的单相电动机就不能满足电风扇的要求,必须提高单相电动机的调速能力。我们使用无分时接通的方法,在硬件

  三速单相电动机调速电路如图1所示, L、M、H分别为单相电动机的低速抽头、中速抽头和高速抽头,单相电动机采用电容运行方式,三个抽头与电源的连接由三个双向晶闸管TL、TM、TH来控制,当TL导通时电动机的低速抽头与电源连接,电动机低速运转,同样,TM导通时电动机中速运转,TH导通时电动机高速运转。我们采用分时接通L、M、H的方法,可以调节电动机的转速,使三速单相电动机获得多于三档转速的变速能力。设电源频率为50HZ,其周期为0.02S,取调速周期TS=8T(T为电源周期),低速调速时,调速周期内不接通任何一个晶闸管,则电动机的转速0,调速周期内全接通晶闸管TL,则电动机低速运转,但如果在8个电源周期内,N个周期接通晶闸管TL(0≤N≤8),其他时间不接通,那么,在电动机的低速下可获得8档更低的转速。同样,中速调速时,调速周期内全接通晶闸管TL,则电动机低速运转,全接通晶闸管TM,则电动机中速运转,如果在8个电源周期内N个周期接通晶闸管TM,(8-N)个周期接通TL,那么在电动机的低速和中速之间可获得8档转速。同样道理,在中速和高速间又可获得8档转速。由此可见采用分时接通的方法,可以使只有三档转速的三速单相电动机具有二十四档转速的调速能力。

  三速单相电动机调速电路如图1所示,某家用电风扇的单相电动机采用89C2051控制,单片机的输出端口P1.5、P1.6、P1.7经反相器与晶闸管TL、TM、TH的控制极连接,当P1.5=“0”时,晶闸管导通,电动机可低速运转,反之,P1.5=“1”时,晶闸管截止,电动机停转,即由P1.5输出电位控制电动机的低速档;同样,由P1.6输出电位控制电动机的中速档,P1.7控制电动机的高速档。同步电路每个电源周期产生一个脉冲信号,并在电源电压由负变正时产生脉冲的下降沿。同步信号由INT0中断口输入单片机。三速单相电动机开关调速的控制方法如下:在每个电源电源电压由负变正过零时,同步电路产生一个脉冲信号,向单片机申请中断,单片机响应中断后执行调速程序,按给定的转速代码输出转速信号,调节电动机转速。取调速周期Ts=8T(T为电源周期),调速程序必须经过8次中断才能输出一个转速代码的转速,在调速周期内不能接受新的转速代码,否则电动机的转速将不受控制。在调速程序中,采用一个存储单元(34H)作为转速输入单元,另一个存储单元(37H)作为电源周期指示器,记录已经输出的电源周期,控制器需要改变风扇的转速时,随时可以向(34H)单元写入转速代码,但只有电源周期指示器的数值为零时,调速程序才能将(34H)单元的数据变成实际输出的信号。电源周期指示器的初始值为00H,INT0每中断一次调速周期定时器加1,直至电源周期指示器为08H时,重新清零,并且读入转速输入单元(34H)的数据。

  在调速程序中,我们采用8位数据记录风扇的转速代码,其中低3位(b2b1b0)表示接通比例N,第4、5位(b4b3)表示接通档次,高3位(b7b6b5)不用。接通档次表示调速为低速调速、中速调速还是高速调速,其值为b4b3={00B,01B,10B,11B},当接通档次为00B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TL,接通比例外不接通晶闸管;当接通档次为01B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TM,接通比例外接通晶闸管TL,当接通档次为10B时,在转速代码设定的接通比例内接通晶闸管TH,接通比例外接通晶闸管TM;当接通档次为11B时,接通比例只有00H一种,这时在整个调速周期内接通晶闸管TH,电动机高速运转。接通比例的取值范围000B-111B,由此可知,转速代码的取值范围为00H-18H,总共25个代码,其中00H为零速,01H-08H为低速档代码,09H-10H为中速档代码,11H-18H为高速档代码。所以电动机除零速外共有二十四档转速。这样定义转速代码的优点是三档转速的代码时连续的,并且代码的大小与转速的高低相关。

  调速程序的控制算法如图2所示,电源周期指示器指示在一个调速周期内已经过的电源周期的数目,其初值为00H,N为转速代码中的接通比例。

  INT0每中断一次电源周期指示器的值加1,直至08H时重新置零,因此,可以用电源周期指示器来控制接通晶闸管的电源周期数,实现转速代码中接通比例对电动机转速的控制。为了便于编程,我们引入一个控制位c,在转速代码设定的接通比例范围内,控制位置c=1,在转速代码设定的接通比例范围之外控制位置c=0,再根据转速代码的接通档次,可以算出需要接通晶闸管的代码,即

  这里晶闸管的代码t1t0={00B,01B,10B,11B},其中00B表示不接通,01B表示晶闸管TL,10B表示晶闸管TM,11B表示晶闸管TH。晶闸管代码算出之后即可根据晶闸管代码与控制信号的逻辑关系获得相应的控制信号,输出相对应的信号,对电动机的转速进行控制。晶闸管代码与输出控制信号的逻辑关系为:

  根据上述控制算法,我们编写控制程序,实验证实上述方法可以调节三速单相电动机的转速,使仅有三档转速的电动机具备二十四档转速的调速能力,但这个方法有一些缺点,主要是:

  1)电动机的转矩是脉动的,使电动机的机械噪声增大,必须采取良好的润滑和防止转子轴向运动的措施减少噪声。为了在调速周期内电动机的转矩较为平滑,减少脉动,可采用改进的控制位波形如图3所示,在接通比例不变的前提下,平均分布接通控制位,减少电动机转矩的脉动程度,从而减低电动机的噪声。

  2)低速档接通比例较低时,电风扇的风叶出现蠕行,不能正常送风,必须限制最小转速代码。可去掉低速档转速代码中最低接通比例的四个代码,保留转速较高的二十档转速。

  实验证实,采用改进的控制位波形和限制最小转速代码之后,三速单相电动机在风扇应用中取得较好的调速和节能效果。三速单相电动机开关调速的实验测试结果如下:

  在家用电风扇控制电路中,采用晶闸管分时接通的方法,可以使仅有高、中、低三档转速的单相电动机具有二十档转速的调速能力,这种方法无需增加较多的硬件,仅在控制程序中采用新的调速算法,即可达到提高风扇风速档次的目的,同时,电风扇的功率在调速时能随着转速下降而减少,使风扇具有良好的节能效果。

  对1)个问题,采用改进的控制位波形数据,在接通比例不变的前提下,平均分布接通控制位,减少电动机转矩的脉动程度,同时,采取良好的润滑和防止转子轴向运动的措施,减低电动机的噪声。对2)个问题,采用限制最小转速代码即可防止电风扇在低速运行时风叶蠕行,不能送风。实验证实,采用改进的控制位波形和限制最小转速代码之后,三速单相电动机在风扇应用中取得较好的调速效果和节能效果。

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  NCP59300 LDO稳压器 3A 低压差 高PSRR 快速瞬态响应

  00是一款3.0A超低压差系列线性稳压器,可提供低压,大电流输出,并且外部元件数量最少。它具有高精度,超低压差(典型值为300mV,3.0安培负载),同时还提供极低的接地电流。该器件的输入工作电压范围为2.25V至13.5V,最大输入电压容差为18V。内部保护功能包括输出电流限制,热关断和反向输出电流保护。 NCP59301产品具有额外的输出错误标志,采用5引脚D2PAK封装。 NCP59302还提供该系列的可调节版本。请联系您当地的销售办事处,了解您的具体要求。 特性 优势 在1.5 A输出时典型压降为175 mV,在3.0 A负载下典型压降为300 mV。 无需使用开关稳压器即可生成辅助电源轨 低接地电流 - 在3安培负载下典型值为60 mA 最小化功率调节器损失 输出端陶瓷电容器稳定 避免使用昂贵的极化钽电容器 适用于汽车应用的NCV版本 符合AECQ100标准且支持PPAP。 最大电压输入18V 适用于汽车和网通应用 NC59301选件上可用的错误标志 发出故障信号系统。 输出电流超过3安培 应用 终端产品 FPGA,DSP和处理器的负载点 开关电源调节后 服务器和...

  MC33761 LDO稳压器 80 mA 1 V 高PSRR 低噪声 带开/关控制

  1是一款低压差(LDO)开关稳压器,具有出色的噪声性能。由于其创新设计,该电路在没有外部旁路电容的情况下达到令人印象深刻的40uVRMS噪声水平。这款LDO采用小型SOT-23 5引线封装,在空间和噪声非常高的情况下代表了理想设计师的选择。 没有外部带隙电容可加快唤醒信号的响应时间并将其保持在40us(重复模式)内,使MC33761成为便携式应用的理想选择。 MC33761低压差(LDO)线性稳压器还采用了一种新颖的架构,可防止存在过多的下冲快速瞬态突发,如在任何突发系统中。 最后,静态线dB,它自然屏蔽下游电子设备免受波动线的影响。 特性 超低噪音:150 nV / sq。根Hz @ 100 Hz,40mVRMS 100 Hz - 100 kHz典型值,I out = 60 mA,Co = 1.0mF 从OFF到ON的快速响应时间:200 Hz重复频率时典型值为40ms 准备1.0 V平台:ON,900 mV高电平 额定输出电流80 mA具有100 mA峰值容量 典型压降90 mV @ 30 mA,160 mV @ 80 mA 纹波抑制:70 dB @ 1.0 kHz 1.5%输出精度@ 25°C 热关机 V out 可在2.5 V,2.8 V,2.9 V,3.0 V下使用,5.0...

  MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

  8是一款中等电流,低压差(LDO)正线性稳压器,专为SCSI-2有源终端电路而设计。该器件为电路设计人员提供了一种经济的精密电压调节解决方案,同时将功率损耗降至最低。线 V压差复合PNP / NPN传输晶体管,限流和热限制组成。该LDO采用SOIC-8和DPAK-3表面贴装功率封装。 应用包括有源SCSI-2端接器和开关电源的后置调节。 特性 2.85 V SCSI-2有源端接的输出电压 1.0 V Dropout 输出电流超过800 mA 热保护 短路保护 输出调整为1.4%容差 无需最低负载 节省空间的DPAK-3,SOT-223和SOIC-8表面贴装电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(

  NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

  4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...

  7是一款同步AOT(自适应导通时间)降压转换器,经过优化,可为高达5 V输入的调节系统提供汽车应用的不同子系统。该器件可提供高达5.0 A的电流,可编程输出电压范围为0.6 V至3.3 V.工作频率高达2.4 MHz,允许使用小型元件。同步整流和自动PFM伪PWM(PPWM)转换提高了整体解决方案的效率。 NCV6357采用扁平3.0 x 4.0 mm DFN-14封装。 特性 优势 输入电压范围为2.5 V至5.5 V 电池,3.3 V和5.0 V轨道供电应用 高达2.4 MHz的开关频率 降低输出电感和电容尺寸 使用引脚或I2C启用 灵活启用和禁用 关闭模式下的I2C访问 低功率预编程 一流的Transient / Ripple LPDDR4内存和ARMcore支持 4级热警告 精确温度控制 应用 终端产品 汽车POL 仪表,集群 信息娱乐 ADAS系统(视觉,雷达) Snap Dragon 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  NCV890230 汽车降压开关稳压器 2 A 2 MHz 45 V负载转储

  230是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车,电池连接应用,必须使用高达36V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890230能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,并在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。 NCV890230还提供汽车电源系统中预期的多种保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 2.2 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频率折返增强短路保护 防止输出短路 1.7...

  231是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车,电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890231能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。提供两个引脚以同步切换到时钟或另一个NCV890231。 NCV890231还提供汽车电源系统中预期的多种保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过...

  6是一款同步AOT(自适应导通时间)降压转换器,经过优化,可为高达5 V输入的调节系统提供汽车应用的不同子系统。该器件能够提供高达5.0 A的电流,可编程输出电压范围为0.6 V至1.4 V.工作频率高达2.4 MHz,允许使用小型元件。同步整流和自动PFM伪PWM(PPWM)转换提高了整体解决方案的效率。 NCV6356采用扁平3.0 x 4.0 mm DFN-14封装。 特性 优势 输入电压范围为2.5 V至5.5 V 电池,3.3 V和5.0 V轨道供电应用 高达2.4 MHz的开关频率 降低输出电感和电容尺寸 使用引脚或I2C启用 灵活启用和禁用 关闭模式下的I2C访问 低功率预编程 一流的Transient / Ripple LPDDR4内存和ARMcore支持 4级热警告 精确温度控制 应用 终端产品 汽车POL 仪表,集群 信息娱乐 ADAS系统(视觉,雷达) Snap Dragon 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  NCV890130 汽车开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储

  130是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890130能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,并在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。 NCV890130还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频率折返增强短路保护 防止输出短路 ±1.7...

  NCV890131 汽车降压开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储 同步输入和同步输出

  131是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890131能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。提供两个引脚以同步切换到时钟或另一个NCV890131。 NCV890131还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频...

  1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...

  V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图

  QA是一个1ch降压电压开关稳压器。 特性 1ch降压开关稳压控制器 与负载无关的软启动电路 频率折返功能 开/关功能 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻进行检测。 电路图、引脚图和封装图

  NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图

  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图

  1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图


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