MOS管在电动自行车无刷直流电机控制器中的应用

一、电动自行车

随着环境污染问题的日益严峻，政府不断出台环保政策，例如广东最近开始的“禁塑令”。汽车尾气也是主要的环境污染源之一，洁净、环保、便捷的新能源交通工具被人们寄以改善环境的厚望，且由于中国人口基数大、交通拥堵问题严重、人均消费水平不是太高等特点，电动自行车在我国拥有了良好的发展前景。

电动自行车

二、无刷直流电机

电动自行车的电机主要采用永磁电机，按照通电方式的不同，又可分为有刷电机和无刷电机。无刷直流电机以其控制简单、调速范围广等优点，成为了电动自行车行业的主流电机。

【三相全桥驱动电路】

无刷直流电机采用全桥驱动方式，电路通电顺序为A进B出、A进C出、B进C出、B进A出、C进A出、C进B出。

三、电动自行车控制器

电动自行车控制器为电动自行车的核心，其控制着无刷直流电机及其他功能部件。电动自行车控制器的自检程序会对每个模块进行检测，把结果转换为调速型号，控制功率放大和功率MOS管的导通和关断，进而驱动无刷直流电机旋转。

2014年，WANG LEI设计出一种基于STM8S903K3的电动执行车控制器，对无刷直流电机的控制采用上管PWM调制，下管恒通的调制方式，具有三挡变速、限速、EABS刹车、过流保护、欠压保护、电机自动识别、助力、巡航等功能。

四、电动自行车控制器主要参数

控制器核心STM8S903K3

电压变换芯片LM317T/LM7805

蓄电池输出电压48V

工作电流15A

转把输出信号1~4.1V

当电流超过23A时，进行过电流保护

功能模块电压5V

功率MOS管驱动电路电压15V

功率开关电路电压48V

【电动自行车控制器硬件整体框图】

五、控制器驱动电路

无刷直流电机的驱动电路包括功率开关电路和信号处理电路，此控制器采用自举法来驱动三相逆变电路上桥的功率MOSFET，驱动电路具有自举升压、功率放大、硬件互锁、为电机电流检测电路提供输入等功能。

【自举法驱动原理】

【U相全桥驱动电路】

六、驱动电路中功率MOS管的选择

为了减少耗能，导通电阻Ron要尽量小

导通耗损和开关耗损产生的热量需要及时散出，最好选用更利于散热的封装

导通和关断的反应时间t要足够迅速

满足场效应管的Vds可以承受输入电压48V，并留有一定余地

可选用的VBsemi微碧产品型号

①VBM1808

②VBMB1806

③VBZM80N80

④VBZM80N03

⑤VBZE2810

【可选用的VBsemi微碧产品型号】

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