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四种直流电机驱动电图及设计思有图有!

2018-03-29 12:06

  本文详细介绍直流电机驱动设计需要注意的事项,低压驱动电的简易栅极驱动、边沿延时驱动电图解及其设计思。

  以上是直流电机驱动电图,下面为您详细介绍直流电机驱动设计需要注意的事项,低压驱动电的简易栅极驱动、边沿延时驱动电图解及其设计思。

  电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。

  2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电的发热。要提高电的效率,可以从功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短)入手。

  高速运放KF347(也可以用TL084)的作用是比较器,把输入逻辑信号同来自灯和一个二极管的2.7V基准电压比较,转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压,否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流,一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。

  不能用LM339或其他任何开输出的比较器代替运放,因为开输出的高电平状态输出在1千欧以上,压降较大,后面一级的三极管将无法截止。

  当运放输出端为低电平(约为1V至2V,不能完全达到零)时,下面的三极管截止,场效应管导通。的三极管导通,场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平(约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC)时,下面的三极管导通,场效应管截止。的三极管截止,场效应管导通,输出为低电平。

  的分析是静态的,下面讨论开关转换的动态过程:三极管导通电阻远小于2千欧,因此三极管由截止转换到导通时场效应管栅极电容上的电荷可以迅速,场效应管迅速截止。但是三极管由导通转换到截止时场效应管栅极通过2千欧电阻充电却需要一定的时间。相应的,场效应管由导通转换到截止的速度要比由截止转换到导通的速度快。假如两个三极管的开关动作是同时发生的,这个电可以让上下两臂的场效应管先断后通,消除共态导通现象。

  大功率场效应管内部在源极和漏极之间反向并联有二极管,接成H桥使用时,相当于输出端已经并联了消除电压尖峰用的四个二极管,因此这里就没有外接二极管。输出端并联一个小电容(out1和out2之间)对降低电机产生的尖峰电压有一定的好处,但是在使用PWM时有产生尖峰电流的副作用,因此容量不宜过大。在使用小功率电机时这个电容可以略去。如果加这个电容的话,一定要用高耐压的,普通的瓷片电容可能会出现击穿短的故障。

  大电流线要尽量的短粗,并且尽量避免经过过孔,一定要经过过孔的线mm)并且在焊盘上做一圈小的过孔,在焊接时用焊锡填满,否则可能会烧断。另外,如果使用了稳压管,场效应管源极对电源和地的导线要尽可能的短粗,否则在大电流时,这段导线上的压降可能会经过正偏的稳压管和导通的三极管将其。在一开始的设计中,NMOS管的源极于地之间曾经接入一个0.15欧的电阻用来检测电流,这个电阻就成了不断的。当然如果把稳压管换成电阻就不存在这个问题了。

  左图就是一个12V驱动桥的一边,电的三极管部分被两个二极管和两个电阻代替。(注意,跟上图逻辑是反的)由于场效应管栅极电容的存在,通过R3,R4向栅极电容充电使场效应管延缓导通;而通过二极管直接将栅极电容放电使场效应管立即截止,从而避免了共态导通。

  这个电要求在IN端输入的是边缘陡峭的方波脉冲,因此控制信号从单片机或者其他开输出的设备接入后,要经过施密特触发器(比如555)或者推挽输出的高速比较器才能接到IN端。如果输入边缘过缓,二极管延时电也就失去了作用。

  R3,R4的选取与IN信号边沿升降速度有关,信号边缘越陡峭,R3,R4可以选的越小,开关速度也就可以做的越快。Robocon比赛使用的升压电(原理相似)中,IN前用的是555。

  在前级逻辑电里,有意地对控制PMOS的下降沿和控制NMOS的上升沿进行延时,再整形成方波,也可以避免场效应管的共态导通。另外,这样做可以使后级的栅极驱动电简化,可以是低阻推挽驱动栅极,不必考虑栅极电容,可以较好的适应不同的场效应管。2003年Robocon比赛采用的就是这种驱动电。下图是两种边沿的延时电:

  继电器有着电流大,工作稳定的优点,可以大大简化驱动电的设计。在需要实现调速的电机驱动电中,也可以充分利用继电器。有一个方案就是利用继电器来控制电流方向来改变电机转向,而用单个的特大电流场效应管(比如IRF3205,一般只有N型特大电流的管子)来实现PWM调速,如下右图所示。这样是实现特别大电流驱动的一个方法。换向的继电器要使用双刀双掷型的,接线如下左图,线圈接线如下中图: