做直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的人很少，項(xiàng)目做了2年（幾個(gè)項(xiàng)目），有興趣可以合作

直流電機(jī)大電流啟動(dòng)電源設(shè)計(jì)方案

　　現(xiàn)在的開關(guān)電源向小型化，輕質(zhì)化，高效率方向發(fā)展，直流電機(jī)啟動(dòng)電源也向這個(gè)方向發(fā)展。

直流電機(jī)的額定電流8~12A（10A），額定電壓48V，正常工作時(shí)功率在500W以下，對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)電流為電機(jī)額定工作電流（4~7）倍，電機(jī)的最大啟動(dòng)電流瞬時(shí)（額定輸出電流7倍考慮）12A*7=84A ,（瞬時(shí)功率4080W）按瞬時(shí)85A電流考慮。

一，模擬電路變壓器方案：

電機(jī)的最大啟動(dòng)電流瞬時(shí)（額定輸出電流2倍考慮）12A*2=24A ，變壓器功率考慮1000W，輸出電壓AC38V，根據(jù)全波整流公式V=1.4*VAC=53V，空載直流電壓53V，帶負(fù)載后為49V電壓。直流輸出電流20A。（1000W功率）

電機(jī)啟動(dòng)電流瞬時(shí)（輸出電流7倍）12A*7=84A ,（瞬時(shí)功率4080W），由電容C1放電，變壓器的電壓下降，來抵消瞬時(shí)功率（電機(jī)啟動(dòng)的瞬時(shí)能量），電動(dòng)機(jī)一旦開始運(yùn)轉(zhuǎn)，電樞繞組就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，且轉(zhuǎn)數(shù)越高，電樞反電動(dòng)勢(shì)就越大。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上升，電流迅速下降額定電流值，電壓升高到額定電壓。

這個(gè)電路方案的優(yōu)點(diǎn)是特別簡(jiǎn)單，器件少，價(jià)格低，可靠性高，缺點(diǎn)是重量重，體積大，效率低，電壓不穩(wěn)壓對(duì)直流電機(jī)控制器來說，控制難度加大。

反電動(dòng)式抑制電路，電機(jī)控制器全部關(guān)上（K1~K4控制信號(hào)），直流電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，D1的穩(wěn)壓值48V（由2只24V的穩(wěn)壓管串），當(dāng)反電動(dòng)式電壓上升到54~55V門限電壓，Q1導(dǎo)通電阻R1加輸出上，R1是50Ω/50W功率電阻,IC=55V/50Ω=1.1A，有1.1A的電流持續(xù)放電，反電動(dòng)式電壓上不去了，抑制反電動(dòng)式電壓。

二，開關(guān)電源方案：

電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)電流瞬時(shí)（輸出電流7倍）12A*7=84A ,（瞬時(shí)功率4080W），考慮開關(guān)電源輸出功率4800W，48V100A的開關(guān)電源。其中輸入電容，開關(guān)管，高頻變壓器，輸出二極管，按設(shè)計(jì)4800W考慮，散熱等等電路按1000W設(shè)計(jì)考慮（現(xiàn)在大部分電機(jī)用的電源都是這個(gè)方案）。

在電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，開關(guān)電源輸出功率大于電機(jī)的瞬時(shí)啟動(dòng)功率。電機(jī)的啟動(dòng)完全沒有問題，這個(gè)電路方案的優(yōu)點(diǎn)是，重量較輕（變壓器方案），體積較小（變壓器方案），電壓穩(wěn)定，輸出電流大，效率高，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，價(jià)格高。

三，開關(guān)電源加超級(jí)電容方案：

根據(jù)負(fù)載不同電流也會(huì)不同，按IF=85A電流考慮給超級(jí)電容放電（不考慮內(nèi)阻），設(shè)定放電時(shí)間大于（電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程需要）100mS，電壓降到額定電壓的一半，根據(jù)計(jì)算超級(jí)電容的大小的公式：

C=2*T*P/(V1*V1-V2*V2)=2*0.1*48*85/(48*48-24*24)=0.47F

超級(jí)電容充電電流設(shè)定10A（不考慮內(nèi)阻），

R=V/I=48/10=4.8Ω,取5Ω/50W

超級(jí)電容充電時(shí)間T=2πRC=2*3.14*5*0.47=14.5S

超級(jí)電容在充電電流I=（48-24）/5=4.8A ,電機(jī)8~12A的電流，12+4.8=16.8A，電源的電流20A，能滿足電源要求。

額定電流2倍（參考變壓器方案），啟動(dòng)電壓下降到額定電壓一半以上，是電機(jī)啟動(dòng)最低要求，根據(jù)以上要求考慮超級(jí)電容容值及電容內(nèi)阻。

超級(jí)電容每只的電壓2.5V，考慮25只串，電壓2.5*25=62.5V，0.47*25=11.75F

取15F/2.5V用25只串，電容值為0.6F,單只內(nèi)阻0.1Ω，25只串內(nèi)阻2.5Ω，48V/2.5Ω最大放電電流19.2A，電容最大耐壓62，5V。

在電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，超級(jí)電容輸出能量大于電機(jī)的瞬時(shí)啟動(dòng)能量，用超級(jí)電容電壓降低，來抵消電機(jī)的瞬時(shí)啟動(dòng)能量。

電機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)完全沒有問題，這個(gè)電路方案的優(yōu)點(diǎn)是，重量輕（開關(guān)電源方案的一半），體積小（開關(guān)電源方案的一半），電壓穩(wěn)定，輸出電流大，價(jià)格較低，效率高，缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)難度較大，超級(jí)電容溫度特性也不好（-20~70℃），正常溫度范圍工作沒有問題（-10~55℃）。

由于超級(jí)電容充電需要時(shí)間，電機(jī)啟動(dòng)好后超級(jí)電容在充電需要時(shí)間，所以這個(gè)方案不適合直流電機(jī)反復(fù)啟動(dòng)的工作模式。

四，開關(guān)電源加NTC方案：

這個(gè)方案應(yīng)該來說是個(gè)失敗的方案，我們只想用小功率電源來啟動(dòng)直流電機(jī)想法還是有借鑒作用的，我們知道NTC是負(fù)溫度系數(shù)電阻，在冷態(tài)啟動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，NTC相當(dāng)于2.5Ω電阻，啟限流作用，隨作電流流過NTC，NTC發(fā)熱電阻值下降（電機(jī)在運(yùn)行中NTC發(fā)熱狀態(tài)），如果直流電機(jī)停機(jī)在啟動(dòng)，NTC在熱狀態(tài)電阻值就不是2.5Ω比2.5Ω小很多，這個(gè)時(shí)候電機(jī)啟動(dòng)，電源就會(huì)過流保護(hù)（電機(jī)啟動(dòng)失敗）。這個(gè)方案需要等NTC冷下來，才能在起作用。

這個(gè)方案我們做過試驗(yàn)，NTC是用4只16D25并聯(lián)，相當(dāng)于4Ω冷態(tài)電阻，直流電機(jī)停機(jī)在啟動(dòng)，需要等10S的時(shí)間，恢復(fù)到相當(dāng)于2.5Ω冷態(tài)電阻狀態(tài)，能很好工作。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電源輸出功率小，重量輕，體積小，電壓穩(wěn)定，價(jià)格低，效率高，缺點(diǎn)是沒有辦法量化NTC恢復(fù)時(shí)間，基本上是失敗的方案。

五，開關(guān)電源加電阻限流方案：

這個(gè)方案是個(gè)比較簡(jiǎn)單方案，電源部分和限流部分可以分開設(shè)計(jì)，限流部分可以考慮直流電機(jī)控制器與電源供地，電源輸出負(fù)端只接入一個(gè)10mΩ分流器，并不影響電源供地，其中K5可以是繼電器，MOS管，IGBT管，R1為功率電阻2.5Ω/50W起限流作用，限流控制非常簡(jiǎn)單，檢測(cè)R2上過流的電流，檢測(cè)到有電流K5慢吸合（延時(shí)100mS時(shí)間)，電流很小和沒有電流，K5就慢斷開（延時(shí)100mS時(shí)間)，限流控制電路和反電動(dòng)式抑制電路集合在一個(gè)小盒子里。

改變限流電阻大小，改變反電動(dòng)式電路門限電壓，這個(gè)電路能適應(yīng)各種直流電機(jī)啟動(dòng)需要。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電源要求不高（電機(jī)額定功率2倍），重量輕，體積小，電壓穩(wěn)定，價(jià)格低，效率高。加我QQ 77786333