基于STM32F407的直流电机双闭环调速系统设计*

施志荣 唐艺明

(漳州职业技术学院电子工程学院 福建漳州 363000)

随着现代工业技术的发展，电机的速度、位置和转矩的精确控制已经变得越来越广泛和重要了。系统使用基于Cortex-M4内核的STM32F407 IGT6单片机为控制器，结合双闭环调速技术，实现了直流电机的精确调速[1]。

1系统的总体设计

系统由电源、LabView上位机、STM32F407I GT6控制器、电机驱动电路、霍尔传感器和直流电机组成，系统结构如图1所示。

图1 系统结构框图

2硬件设计

2.1控制器的选择

系统的控制器选用STM32F407IGT6为主控芯片。STM32F407IGT6控制器通过PC6和PC7引脚检测霍尔编码器产生的速度信号，结合电机驱动电路实现对电机的速度控制。同时，电机驱动模块上还增加了电流的采集电路，控制器通过芯片的PF10引脚采集电机的电流信号实现电流的闭环控制。在电机启动的过渡过程中，调速系统的电流环能够充分利用电机允许的过载能力，让电机尽可能以最大的电流启动，缩短调节时间，从而使直流电机具有快速的响应特性。

2.2驱动电路的设计

在中、小容量的直流电机调速系统中，电机驱动通常采用常见的H桥电路[2]，其电路如图2所示。

图2 H桥电路

H桥电路的4个桥臂通常使用MOS电力场效应晶体管来搭建。由于P型MOS管导通电阻大、难做到高耐压大电流的型号，所以同样性能的MOS管，N型MOS管比P型MOS管便宜。IRFS3607的N型MOS管，最大电压75V、内阻7.34mΩ、最大电流80A。系统使用4个型号为IRFS3607的N型MOS管来搭建H桥电路。

当主控芯片控制Q1、Q3管导通，Q2、Q4管关断时，电流从左至右经过电机，电机开始正向旋转；当主控芯片控制Q2、Q4管导通，Q1、Q3管关断时，电流从右至左经过电机，电机开始反向旋转。……