机的单片集成电路，输出可驱动外接N沟道MOSFET或IGBT， 利用模拟电压信号或PWM信号可调节电动机速度。 TPIC2101也可用来控制白炽灯、螺线管线圈等感性负载。 • TPIC2101有正常运转、睡眠和故障三种运行状态。在正常 运转状态，接收输入指令控制电动机转速；在睡眠状态， 栅极驱动端（GD）保持为低电平，整个芯片电流降到 200μA；在故障状态，当芯片检测到过电压、过电流等故 障后，进入保护状态。有自动和手动两种速度控制模式， 自动模式（auto mode）接收0～100%PWM信号，手动模式 （manual mode）接收0～2.2V差动电压。工作电压范围为 8～16V，驱动输出电流能力为50mA，工作环境温度为40～+105℃。
• （10）Texas Instruments和 MOTOROLA公司提供多通道的 低侧开关驱动器、高侧开关驱动器、高侧和低侧（半桥） 开关驱动器、H桥开关驱动器产品，可用于直流电动机的 驱动控制。
• 6.1.1 基于TPIC2101的直流电机速度控制电路 • 1. TPIC2101的主要技术性能与特点 • TPIC2101是Texas Instruments公司生产的控制直流电动
• （4）Fairchild Semi公司生产的直流电动机驱动器集成 电路，其中，输出电流为1.6A，DIP封装的产品有FAN8082、 KA3082B（双向）、KA830IL；输出电流为1A，SSOP封装的 产品有 KA9258D、KA9259ED；FAN8082D（双向）的输出电 流为0.8A，SOIC封装。他们适合在VCR、CD播放机和玩具 中应用。
• TPIC2101具有过电压保护功能，其门限设定在17～20V之 间，典型值为18.5V，用户不可更改。当内部检测Vbat高 于门限电压时，进入故障状态。当Vbat回降到比门限电压 低0.5～1V，自动恢复正常。
电机控制电路设计
6.1 直流电机控制电路设计
• 直流电动机是一种设计以直流电压电源工作的旋转电动机。 直流电动机有永磁直流电动机、串励和并励直流电动机。
• 1. 直流电动机的单极性和双极性驱动方式 • 直流电动机的驱动方式有单极性和双极性两种，当电动机
只需要单方向旋转时，采用单极性驱动方式。 • 单极性驱动电路如图6.1.1所示。图6.1.1（a）由模拟控
图6.1.6 手动控制模式电路
• 在手动控制模式，使用不同的电源电压Vbat，输入电压信 号对应输出PWM信号的占空系数的关系曲线如图6.1.7所示。
图6.1.7 在手动模式，使用不同的电源电压Vbat，输入电压信号对应输出PWM信号的占空比的关系曲线
• TPIC2101具有欠电压保护功能，当电压Vbat低于8V时，芯 片进入睡眠模式，输出维持低电平。当Vbat增加，到高于 电压阀值（约7V）大约1V以上，自动恢复正常。
• （2）Allegro Microsystems公司生产的直流电动机控制 集成电路在办公自动化、工业自动化、汽车和便携式电子 设备方面得到广泛应用。其中，双全桥PWM电动机驱动器 驱动电流为±500～±750mA，电源电压为20～30V的产品 有A3965～A3968、A3967；驱动电流为±750mA，电源电压 为45V的产品有A2916、A2919、A6219；驱动电流为 ±1500mA，电源电压为50V的产品有A2917、A3948、A3955、 A3957、A3972、A3974；驱动电流为±2000mA，电源电压 为50V的产品有A3952、A3958；驱动电流为±2500mA，电 源电压为50V/30V的产品有A3971/A3977；驱动电流为 ±3000mA，电源电压为50V的产品有A3959。他们可用于微 步距控制的产品有A3967、A3973A、3955、A3957、A3972 和A3977。
• 这些双全桥电动机驱动器也可用于步进电动机的控制和驱 动。
• （3）ST Microelectronics公司生产的直流电动机驱动器 集成电路有L149（4A线性驱动器）、L165（3A功率运算放 大器）、L290（测速信号转换器）、L292（开关驱动器）、 L293（4通道推挽驱动器）和L298（双全桥驱动器）。
图6.1.3 TPIC2101构成的直流电动机PWM速度控制电路
• 在自动控制模式（见图6.1.4），频率约为100Hz PWM控制 信号经NPN晶体管送入AUTO引脚端（集电极开路），经内 部处理后从SPEED引脚端输出，经RC积分在INT引脚端产生 随AUTO输入的PWM信号的占空比变化的直流电压信号，在 GD端对应输出的占空比变化的PWM信号。可以通过改变供 电电压Vbat的方法，调节输出PWM信号的占空比来保持电 动机电压恒定。在自动模式，输出PWM信号的占空比与电 源电压Vbat的关系如式6.1.1所示。
CS4124、NCV7701、MC33030等型号。CS7054/CS4124是驱动低侧/高侧 MOSFET直流电动机PWM控制器，电源电压为30V，输出峰值电流为 0.2A/0.15A，具有“休眠”模式、过电压和过电流保护功能，采用 DIP14和SO-16L封装形式。NCV7701是H桥驱动器，电源电压为26V，输 出峰值电流为2A，具有交叉导通、过电压保护、欠电压保护、过电流 保护、正反转和制动等功能，采用SO-20L封装形式。MC33030是直流 伺服电动机H桥驱动器，电源电压为36V，输出峰值电流为1A，具有过 电压保护、过电流保护、四象限控制等功能，采用DIP16封装形式。
• （8）三菱电机公司生产直流伺服电动机控制器集成电路 有M51971P/L、M51660L；直流双向电动机驱动器集成电路 有M54641FP/L、M54687FP，并具有制动功能。
• （9）SANYO公司生产的单向直流电动机驱动器集成电路有 LA5527、LA5528N/NM、LA5586；
• 双向直流电动机驱动器集成电路有LA550、LB1630、 LB1634、LB1638、LB1640～LB1651、LB1830、LB1832～ LB1843、LB1930～LB1947T等。CD，四通道电动机驱动器 有LB8106M～LB8109M、LV8200W、LV8206T等。
（a）低侧和高侧单极性驱动
（b）快速半桥单极性驱动
图6.1.1 直流电动机单极性驱动方式
• 为避免因续流二极管续流，带来时间较长，损耗较大的缺 点，可采用图6.1.1（b）半桥驱动电路。其中的二极管 VD1、VD2实际上是DMOS管的“体”二极管，在工艺上与 DMOS管一起自动生成。这样，不必再附加续流二极管。半 桥驱动电路可实现电动机的制动控制，当断开VF1停止对 电动机供电的同时，将VF2连续开通，电动机的电动势 （EMF）经VF2短路，使电动机制动。此时，如果VF2不是 连续开通，而是PWM控制，可实现电动机的软制动。
• （5）Inf ineon公司生产的直流电动机伺服驱动器集成电 路有TLE4205、TLE4205-G TLE4206-G、TLE4209。其中 TLE4205/TLE4205-G的工作电压为6～32V，最大电流为1A， 工作电流为0.6A，采用P-DIP-18-3/P-DSO-20-6封装。 TLE4206-G/TLE4209的工作电压为8～18V，最大电流为1A， 工作电流为0.8A，采用P-DSO-14-8/P-DIP-8-4封装。他们 都具有对地短路保护。
• 当电动机需要正反两个方向旋转时，采用双极性驱动方式。 由四个功率开关管组成的H桥电路的双极性驱动电路如图 6.1.2所示。
图6.1.2 基本H桥电路
• 2.直流电动机控制集成电路的品种 • 各国半导体厂商生产的直流电动机控制集成电路品种繁多，现将部分
直流电动机控制集成电路的品种介绍如下： • （1）Semiconductors公司生产的直流电动机控制集成电路有CS7054、
• （6）ROHM公司生产的直流电动机驱动器集成电路有驱动 一个和驱动两个电动机的两种类型。驱动一个电动机的是 一个H桥输出，输出电压可由引脚输入设定。驱动两个电 动机的采用6个开关管构成3个半桥，其中一个半桥是共用 的。
• a. 驱动一个电动机的产品，其中最大输出电流为0.5A， 电源电压为4.5～15V的有BA6208/F；最大输出电流为0.7A， 电源电压为4.5～15V的有BA6218、BA6418；最大输出电流 为1A，电源电压为4.5～15V的有BA6955N、BA6956AN、 BA6283N、BA6285FS/FP、BA6286/N、BA6287F、BA6288FS、 BA6418F；而BA6229的最大输出电流为1.2A，电源电压为 8～23V；BA6209/N的最大输出电流为1.6A，电源电压为 6～18V；BA6219B/BFP-Y的最大输出电流为2.2A，电源电 压为8～18V。
• b.驱动两个电动机的产品，其中，最大输出电流为1A，电 源电压为8～18V的有BA6246N、BA6247NFP-Y、BA6259N； 而BA6239A/AN的最大输出电流为1.2A，电源电压为8～18V； BA6238A/AN的最大输出电流为1.6A，电源电压为8～18V。
• （7）TOSHIBA公司生产的直流电动机驱动器集成电路电源 电压在25V以下的有TA7257P、TA91P、TA33F、TA8401～ TA8409、TB6552FL/FN等型号，最大输出电流0.5～1.5A； 30V以上的有TA8428F/K、TA8429、TA8440H、TB6549F/P， 最大输出电流2.4～4.5A。
制器或微控制器的PWM信号，控制一个功率MOSFET开关管 的导通状态，在电动机两端并接一个续流二极管。功率开 关管串接在电动机下方（靠近电源地），其栅极驱动应采 用低侧栅极驱动器。如果功率开关管串接在电动机上方 （靠近电源正极），其栅极驱动采用高侧栅极驱动器。 对于高侧开关，它的栅极驱动需要附加的电平提升电路， 所以大多采用低侧驱动方式。该种电路因电流通过续流二 极管续流，时间较长，损耗较大，典型应用在小型风机、 泵的驱动。