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1、更多精品資料請關(guān)注本人主頁(下載后請將頁眉去掉即可)在直流電機驅(qū)動電路的設計中,主要考慮一下幾點: 1 功能:電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動?需不需要調(diào)速?對于單向的電機驅(qū)動,只要用一個大功率三極管或場效應管或繼電器直接帶動電機 即可,當電機需要雙向轉(zhuǎn)動時,可以使用由4 個功率元件組成的H 橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速,只要使 用繼電器即可;但如果需要調(diào)速,可以使用三極管,場效應管
2、等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。2 性能:對于PWM 調(diào)速的電機驅(qū)動電路,主要有以下性能指標。 1)輸出電流和電壓范圍,它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機。 2)效率,高的效率不僅意味著節(jié)省電源,也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率,可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防 止共態(tài)導通(H
3、 橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題,即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。 3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離,防止有高電壓大電流進入主控電路,這可以用高的輸入阻抗或 光電耦合器實現(xiàn)隔離。 4)對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大
4、的電流可能導致地線電位浮動。 5)可靠性。電機驅(qū)動電路應該盡可能做到,無論加上何種控制信號,何種無源負載,電路都是安全的。H橋驅(qū)動電路: H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機,因其外形酷似字母'H',所以稱作H橋驅(qū)動電路。 要使電機M運轉(zhuǎn),必須使對角線上的一對三極管導通。例如 當Q1管和Q4管導通時,電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機,然后再經(jīng)Q4回到電源負極。電機順時針轉(zhuǎn)動。當三極管Q2和Q3導通時,電流將從右至左流過電機,驅(qū)動電機逆時針方向轉(zhuǎn)動。完整的晶體管
5、H橋驅(qū)動電路,PWM1,PWM2,為電機方向控制輸入端,PWM1=1,PWM2=0時正轉(zhuǎn),PWM=0,PWM2=1時電機反轉(zhuǎn)。 PWM1,PWM2同時也是電機調(diào)速的脈寬輸入端。 晶體管是最為廉價的控制方法,但在晶體管上有明顯的壓降,會產(chǎn)生功率的損耗,效率不高,適宜應用在低電壓,小功率的場合。 下圖是場效應管組成的H橋驅(qū)動電路,場效應管是效率最高的控制方式,但價格較高,通常應用在大功率電機驅(qū)動場合。 上面都是有分立元件構(gòu)成的電路,實際使用中制作麻煩,故障率高。通常采用集成的H橋驅(qū)動芯片,集成度高,使用方便,可靠性高。如L9110,L298N,
6、LMD18200,TA7257P、SN754410,MC33886等。L9110驅(qū)動電路: L9110 是為控制和驅(qū)動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件,將分立電路集成在單片IC 之中,使外圍器件成本降低,整機可靠性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入,可直接與單片機接口,具有良好的抗干擾性;兩個輸出端能直接驅(qū)動電機的正反向運動,它具有較大的電流驅(qū)動能力,每通道能通過750800mA 的持續(xù)電流,峰值電流能力可達1.52.0A;同時它具有較低的輸出飽和壓降;內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流,使它在驅(qū)動繼電器、直
7、流電機、步進電機或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。L9110 被廣泛應用于玩具汽車電機驅(qū)動、步進電機驅(qū)動和開關(guān)功率管等電路上。 寬電壓工作范圍2.5V12v。 L298N驅(qū)動電路: L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是:工作電壓高,346V,輸出電流大,瞬間峰值電流可達3A,持續(xù)工作電流為2A;額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器,可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線
8、圈等感性負載;采用標準邏輯電平信號控制,與單片機管腳直接連接;具有兩個使能控制端,在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作,有一個邏輯電源輸入端,使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作;可以外接檢測電阻,將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機,該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機,也可以驅(qū)動兩臺直流電機。 VS 位電機驅(qū)動電源,VSS為邏輯控制電源。 下圖中PA0PA3為單片機的I/O腳,控制兩個DC電機M1,M2正反轉(zhuǎn)。4相步進電機驅(qū)動電路LMD18200
9、驅(qū)動電路: LMD18200 是美國國家半導體公司(NS)推出的專用于運動控制的H 橋組件。同一芯片上集成有CMOS 控制電路和DMOS 功率器件, 峰值輸出電流高達6A , 連續(xù)輸出電流達3A , 工作電壓高達55V , 還具有溫度報警和過熱與短路保護功能。 內(nèi)部集成了四個DMOS管,組成一個標準的H型驅(qū)動橋。通過充電泵電路為上橋臂的2個開關(guān)管提供柵極控制電壓,充電泵電路由一個300kHz左右的工作頻率。可在引腳1、11外接電容形成第二個充電泵電路,外接電容越大,向開關(guān)管柵極輸入的電容充電速度越快,電壓上升的時間越短,工作頻率可以更高。引腳2、10接直流電機,正轉(zhuǎn)時電流的方向應該從引腳步到引腳10;反轉(zhuǎn)時電流的方向應該從引腳10到引腳2。電流檢測輸出引腳8可以接一個對地電阻,通過電阻來輸出過流情況。內(nèi)部保護電路設置的過電流閾值為10A,當超過該值時會自動封鎖輸出,并周期性的自動恢復輸出。如果過電流持續(xù)時間較長,過熱保護將關(guān)閉整個輸出。過熱信
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