电子课程设计课题：伺服电机前端驱动器指导老师：徐同一班级： 08级集成学号： 200800120030姓名：董贇伺服电机伺服电机是一种传统的电机，又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
它是自动装置的执行元件。
伺服电机的最大特点是可控。
在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小。
去掉控制电压后，伺服电机就立即停止转动。
报告内容一．电源Q12和Q3采用集成稳压器7812和7805。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压。
将外加21V输入供电电压经7812和7805后得到12V和5V电压，以给电路各部分提供工作电压，且以黄灯指示电路正常工作与否输入的9管脚为外接输入供电电压21V，经7812后得到12V电压，12V电压经7805后得到5V电压，且在7805的输出端接有LED指示灯（串联电阻R33以控制流过LED灯的电流，保护发光管），R32用于分压，防止7805过热损坏。
MG11019是达林顿复合管，用于过流保护，R1，R2，R3构成电源电流取样电路，电源电流过大会使Q1导通。
ZR1，ZR2时压敏电阻，用于过压保护，防止电路故障时损坏后级电路，压敏电阻并联在交流侧电路中主要是起“限制电压超高”作用；当电源部分正常工作即7805正常输出5V电压时，黄灯点亮，若黄灯不亮则证明电源部分没有正常工作。
在三极管升压电路中有一端是overcurrent，检测该点是否过流，有过流保护作用，5V电压经插座的1管脚和8管脚输出，5V和12V在2901、2902的电路中做供电电压，12V还作为芯片MC33030的供电电压接11脚。
二．H桥电路H桥驱动电路图1中所示为一个典型的直流电机控制电路。
电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H 中的横杠。
如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。
要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图1 H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。
按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。
当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图2 H桥电路驱动电机顺时针转动图3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图3 H桥驱动电机逆时针转动MC33030内部虽然有H桥电路但是驱动能力过小，不足以驱动油门电机，故外部添加达林顿管H桥电路，提供大电流。
电路中，Q6，Q7，Q4，Q5构成达林顿管的驱动电路，用于控制三极管的开关，防止上下桥臂直通，造成功率管损坏。
三．驱动器控制器MC33030无刷直流电机专用控制芯片MC33030是MOTOROLA公司称之为第二代的无刷直流电机控制集成电路。
外接功率开关器件后，可用来控制三相（全波或半波），两相和四相无刷直流电机，还可以作有刷直流电机的控制。
同时，可以引入电子测速器构成闭环调速系统，由于该芯片外围元件少，成本低，性能好，所以应用较为广泛。
MC33033功能特点：1）MC33033是20脚塑封封装，内部带有温度补偿基准电源和转子位置传感器译码电路。
2）具有PWM开环速度控制，使能控制（起始或停止），正反转控制和能耗制动控制功能。
3）在外围加少许元器件，还可以实现软起动，调试及检测非常方便。
4）由于内部有锯齿波振荡器，频率可以根据需要进行设定。
5）具有过电流保护，欠电压保护，过热保护功能。
四．八个比较器（1）微调电路该电路由四比较器LM2901和四运放LM2902构成，待比较信号由插座S10、S14、S15、S16脚输入。
33K和15K电阻构成分压电路，用于衰减输入信号，100pF 电容用于滤除噪声。
八个1N4148二极管用于过压保护，防止输入电压高于电源或低于地。
LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。
LM339类似于增益不可调的运算放大器。
每个比较器有两个输入端和一个输出端。
两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。
用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。
当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。
当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。
两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。
LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。
选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。
因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。
另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
LM339的反向输入端接固定电平，输出为集电极开路，接电位器以便调节输出电压。
LM2902是通用四运放。
构成电压跟随器，用于降低输出电阻。
四只IN4007二极管用于选出四路中的最高输出电压。
（2）平衡电路电路结构与微调电路相似。
插座的13和17脚输入，U5D引入正反馈，输出接到微调电路比较器的同相输入端。
与S10共同影响U1A的输出。
（3）过流保护利用器件U4 LM2901，LM399作为比较器使用，U4A为普通比较器，用于延迟保护,负端为6V电平，C28充电到6V时输出高电平。
U4B为定时电路，用于过流保护后的恢复，电路输出接到MC33030的16脚，过流关断。
五．总图（1）插座1）1、8脚接+5V，+5V是输入电压经7812、7805后得到的，在由此输出控制其他部分；2）3、6、12脚接地；3）2脚输出档位设置，可以理解为是司机挂档或是踩油门的输入量，0~5V是离散的而并非连续变化；4）4脚和5脚为输出，接电机的两端；5）7脚是电机反馈信号，是输入端，电机运行情况经信号采集后由7脚送到电路；6）9脚为输入21V供电电压，经升压电路后得到24V电压作H桥的供电电压，同时经7812和7805后分别得到12V和5V电压，供给电路各部分模块作供电电压；7）10、14、15（与11脚相连）、16脚为微调输入端；8）13、17脚为平衡输入端；六．PCB版图七．元件清单：H桥Part T ype Designator Footprint Part Field 61/2W R29 RES14.2-10.5X3.3 6801/2W R31 RES14.2-10.5X3.3 6801/2W R30 RES14.2-10.5X3.3 6801/2W R24 RES14.2-10.5X3.3 68014D390 ZR3 RAD-0.4 *4148 D11 Diode1 Altium Limited 4148 D12 Diode1 Altium Limited 4148 D5 Diode1 Altium Limited 4148 D7 Diode1 Altium Limited 4148 D8 Diode1 Altium Limited 4148 D9 Diode1 Altium Limited 4148 D10 Diode1 Altium Limited 4148 D6 Diode1 Altium Limited C3198 Q7 TO-92A TO-92AC3198 Q5 TO-92A TO-92AC3198 Q6 TO-92A TO-92AC3198 Q4 TO-92A TO-92AMJH11019 Q8 TO-247 221A-02MJH11019 Q9 TO-247 221A-02MJH11020 Q10 TO-247 221A-02MJH11020 Q11 TO-247 221A-02Res2 R12 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R13 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R5 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R7 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R8 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R14 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R15 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R11 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R25 AXIAL-0.5 100Res2 R9 AXIAL-0.8 1.5KRes2 R26 AXIAL-0.8 1.5KRes2 R6 AXIAL-0.8 1.5KRes2 R23 AXIAL-0.8 1.5K����C2 RAD-0.4 104MC33030Part T ype Designator Footprint Description Part Field 6 1% R58 AXIAL-0.4 Resistor 10K1% R43 AXIAL-0.4 Resistor 5.1K1% R42 AXIAL-0.4 Resistor 1K1% R20 AXIAL-0.4 Resistor 1K4148 D17 Diode1 1 Amp General Purpose Rectifier DO-414148 D18 Diode1 High Conductance FastDiode Altium Limited4148 D16 Diode1 High Conductance FastDiode Altium Limited4148 D15 Diode1 1 Amp General Purpose Rectifier DO-41CBB C7 RAD-0.2 Capacitor 220n LED1 G B T ypical RED GaAs LED * LED1 R B T ypical RED GaAs LED *LM2902N U5 DIP-14 Low-Power Quad Operational Amplifier N14AMC33030 U3 DIP-16 Full-Bridge PWM Motor B16DriverRes2 R17 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R34 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R51 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R36 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R22 AXIAL-0.4 Resistor 27K Res2 R40 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R18 AXIAL-0.4 Resistor 2.2K Res2 R35 AXIAL-0.4 Resistor 2.2K Res2 R56 AXIAL-0.4 Resistor 3.3M Res2 R49 AXIAL-0.4 Resistor 1K Res2 R19 AXIAL-0.4 Resistor 2.2K ��C17 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF ��C21 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF �C22 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF �C18 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF �C6 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF �C20 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF �C19 B Polarized Capacitor (Radial) 100pF微调Part T ype Designator Footprint Part Field 61% R48 AXIAL-0.4 56K1% R59 AXIAL-0.4 20K1% R53 AXIAL-0.4 56K1% R54 AXIAL-0.4 20K1% R65 AXIAL-0.4 56K1% R66 AXIAL-0.4 20K1% R62 AXIAL-0.4 56K1% R69 AXIAL-0.4 20K1N4006 D28 DIODE1 DO-411N4006 D31 DIODE1 DO-411N4006 D22 DIODE1 DO-411N4006 D25 DIODE1 DO-414148 D27 Diode1 Altium Limited4148 D23 Diode1 Altium Limited4148 D26 Diode1 Altium Limited4148 D24 Diode1 Altium Limited4148 D29 Diode1 Altium Limited4148 D30 Diode1 Altium Limited4148 D33 Diode1 Altium Limited4148 D32 Diode1 Altium Limited LM2902N U2 DIP-14 N14ALP339N U1 DIP-14 N14ARPot VR2 VR5 Enter the Resistance value and the set point into parameter fields.RPot VR4 VR5 Enter the Resistance value and the set point into parameter fields.RPot VR3 VR5 Enter the Resistance value and the set point into parameter fields.RPot VR1 VR5 Enter the Resistance value and the set point into parameter fields.Res2 R28 AXIAL-0.4 15KRes2 R81 AXIAL-0.4 20KRes2 R57 AXIAL-0.4 15KRes2 R68 AXIAL-0.4 20KRes2 R41 AXIAL-0.4 33KRes2 R38 AXIAL-0.4 20KRes2 R82 AXIAL-0.4 2.2KRes2 R55 AXIAL-0.4 33KRes2 R72 AXIAL-0.4 33KRes2 R67 AXIAL-0.4 33K��C24 B 100pF��C27 B 100pF��C25 B 100pF��C26 B 100pF平衡Part T ype Designator Footprint Part Field 6 1% R71 AXIAL-0.4 6.8M1% R63 AXIAL-0.4 10K1% R60 AXIAL-0.4 10K1% R80 AXIAL-0.4 15K1% R79 AXIAL-0.4 8.2K1% R78 AXIAL-0.4 1K1N4006 D21 DIODE1 DO-411N4006 D38 DIODE1 DO-414148 D19 Diode1 Altium Limited 4148 D20 Diode1 Altium Limited 4148 D36 Diode1 Altium Limited 4148 D37 Diode1 Altium Limited LM339N U4 DIP-14 N14ALM2902N U5 DIP-14 N14A Res2 R77 AXIAL-0.4 330Res2 R61 AXIAL-0.4 1KRes2 R64 AXIAL-0.4 1KRes2 R75 AXIAL-0.4 1KRes2 R76 AXIAL-0.4 1K��C23 B 100pF��C29 B 100pF�C30 CAPPR5-5x5 100pF过流保护PartT ype Designator Footprint Part Field 61% R21 AXIAL-0.4 1K1% R45 AXIAL-0.4 6.8M1% R74 AXIAL-0.4 15K1% R27 AXIAL-0.4 10K1% R37 AXIAL-0.4 100K1% R39 AXIAL-0.4 1K1% R44 AXIAL-0.4 200K1% R73 AXIAL-0.4 8.2K1N4006 D35 DIODE1 DO-4115V ZD2 DIODE-0.4 *4148 D2 Diode1 DO-414148 D4 Diode1 Altium Limited LM339N U4 DIP-14 N14ARes2 R52 AXIAL-0.4 1KRes2 R47 AXIAL-0.4 1KRes2 R50 AXIAL-0.4 1KRes2 R46 AXIAL-0.4 1K�C12 B 100pF�C13 B 100pF�C28 B 100pF电源Part T ype Designator Footprint Part Field 6 1% R2 AXIAL-0.4 5.6K1% R3 AXIAL-0.4 12K1N4006 D3 DIODE1 DO-411N4006 D34 DIODE1 DO-411N4006 D13 DIODE1 DO-411N4006 D14 DIODE1 DO-411N5406 D1 DO-201AD DO-201AD 2W R4 AXIAL-0.8 1.5K5W R1 RES30.6-25.5X9 114D390 ZR2 RAD-0.4 *14D390 ZR1 RAD-0.4 *C1266 Q1 TO-92A TO-92A CBB C10 RAD-0.2 10nCBB C4 RAD-0.2 10nFCBB C3 RAD-0.2 10nFCBB C9 RAD-0.2 10nCBB C8 RAD-0.2 10nCBB C5 RAD-0.2 10n Header 17 U6 HDR2X9*LED1 Y B *LM7805CT Q3 TOT TO, Thru-Hole, Vertical, Heatsink Mounted; 3 In-Line Leads; Pitch 2.54 mmLM7812CT Q12 TOT TO, Thru-Hole, Vertical, Heatsink Mounted; 3 In-Line Leads; Pitch 2.54 mmMJH11019 Q2 DT 221A-02 Res2 R33 AXIAL-0.4 1.5K Res2 R16 AXIAL-0.4 1Res2 R10 AXIAL-0.8 68Res2 R32 AXIAL-0.8 200����C1 PCBComponent_1 220n��C15 CAPPR5-5x5 47uF ��C14 CAPPR5-5x5 47uF ��C11 CAPPR5-5x5 47uF ��C16 CAPPR5-5x5 47uF。