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电路设计->综合电路图->综合电路图->电机驱动硬件电路分析

电机驱动硬件电路分析

作者:fanxiaoxi 时间:2024-05-24 收藏

1、简介

电机:俗称“马达”,为英语motor的音译,即为电动机、发动机。工作原理为通过通电线圈在磁场中受力转动带动起动机转子旋转,转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。

电机的种类也有很多,包括直流有刷电机、无刷电机步进电机、伺服电动机。电机的参数也有很多,感兴趣的朋友可以自己在网上搜一下,这里就不赘述。

本文主要对电机驱动的硬件电路进行分析。通过电路的设计,我们可以控制电机的启转动与停止。

2、基本工作原理

当我们对电机的转动方向没有要求时,即:电机不需要正反转(单向旋转),简单一个三极管(或MOS管)就可以实现电机单向控速。

当我们对电机的转动方向有要求时,即:电机需要正反转(双向旋转),就需要四个三极管(或MOS管)来进行控制,如下图,其形状类似于字母“H”,所以也叫H桥,四个三极管所在的位置也叫“桥臂”。

简述工作原理

当Q1、Q4闭合,Q2、Q3断开,电流路径为①:VCC→Q1→M→Q4→GND,此时电机旋转,设该旋转方向为正方向。

当Q2、Q3闭合,Q1、Q4断开,电流路径为②:VCC→Q3→M→Q2→GND,此时电机旋转,设该旋转方向为反方向。

当Q1、Q2闭合或Q3、Q4闭合时,电源直接对地短路,管子将会炸裂,这种情况一定要避免,所以一定要预留足够的死区时间。

要控制电机的正反转,我们需要控制4个开关管,那怎么驱动这四个开关管呢?

可用半桥驱动芯片IR2104S,推荐电路如下图,它可以用来控制H桥一侧的管子:

由于H桥有四个开关管,所以需要用两片IR2104S,就可以完成H桥控制电路的设计,参考电路如下图。

查看内部框图,该芯片内部设置了死区时间,所以同一桥臂的上下管不会直接导通。

用芯片来驱动,当然稳定可靠,但是价格偏贵,一颗芯片4元,两颗需要8元。

为了降本,我们可以用分立元器件来搭建一个H桥驱动电路,成本不到芯片的一半。芯片方案咱们就一笔带过,分立元器件电路才是本文讲解的重点。



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