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直流电机驱动
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电机的种类
伺服电机 控制电机 电动机 功率电机 步进电机 力矩电机 无刷直流电机 直流电机 交流电机
电机
发电机 信号电机
直流发电机 交流发电机
交直两用电机
速度信号电机
位置信号电机
直流电机的驱动
• 对直流电机进行调速和控制，需经过直 流电机的驱动电路。驱动电路实际上就 是一个大功率的放大器。
H桥驱动芯片—L298
L298是著名的SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动 电路，具有两套H桥电路。L298内置两个H桥，每个桥提供 1A的额定工作电流，和最大3A的峰值电流。它能驱动的马 达不超过可乐罐大小。
H桥驱动芯片—L298
L298电路原理图
H桥驱动芯片—L298
• 电机驱动的几点心得： • 1.电机供电最好和单片机供电独立开来，中间 加光耦隔离。防止电机通过回路干扰单片机。 如果非要共用一个电源，那也要采取一些措施 模拟地和数字地单点共地，采用0欧电阻或磁 珠连接； • 2.元件件的参数要留一定的富裕量，保证能可 靠工作。IC器件VCC加104电容高频滤波； • 3.PCB布线强弱电分开，尽量远离走线；
H桥驱动电路原理
图中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H 桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个三极管组成H的4 条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：该图只是示意图， 而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。 图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。 要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三 极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机， 从而控制电机的转向。
直流电机的驱动—开关驱动
处理器
PWM 信号 PWM 信号
光电隔离
大功率 晶体管
功率 输出
电机
晶体管将恒定的直流电源转换成一定的方波电压加在电机 电枢上。 优点：与线性驱动方式不同，该方式下，晶体管工作在开 关状态。当器件导通时，器件的电流很大但压降却很小；器 件关断时，压降很大电流却很小。因此这种驱动方式功耗小， 效率高。通过控制开关的频率和脉宽，可以对电机的转动进 行控制。
• 直流电机的驱动电路有线性放大驱动型 和开关驱动型。
直流电机的驱动—线性放大
处理器
控制 信号 驱动 电压
D/A转换
线性功放
功率 输出
电机
处理器输出的控制信号经D/A转换为电压信号，驱动器将这 个信号进行线性功率放大后提供给电机。 缺点：由于驱动器上通过的电流和压降都比较大，因此这 种驱动方式最大的缺点是功耗大，效率低。 优势：由于线性功放不存在高频的开关动作，因此输出电 压平稳，与PWM等开关驱动方式相比，电磁干扰和噪声要小得 多。
直流电机的驱动—PWM方式
PWM全称是脉冲宽度调制。采用PWM进行电机的调
速控制，实际上是保持加在电机电枢上的脉冲电压频率 不变，调节其脉冲宽度。电机是一个惯性环节，它的电 枢电流和转速均不能突变，很高频率的PWM波加在电机 上，效果相当于施加一个恒定电压的直流电，这个电压
可以由脉冲的宽度调节。
围绕PWM还有许多其他的调速方式，如PFM(脉冲频 率调节)、SPWM、随机PWM等。
H桥驱动电路原理
下图就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电 路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个 “使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制 整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可 以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导 通。（与本节前面的示意图一样，下图所示也不是一个 完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不 能正常工作的。）
H桥电路驱动电机顺时针转动
H桥驱动电路原理
下图所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从 右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左 流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头 表示为逆时针方向）。
Hபைடு நூலகம்电路驱动电机逆时针转动
H桥驱动电路原理
使能控制和方向逻辑
驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通 非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正 极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管 外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值 （该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述 原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极 管的开关。
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
H桥驱动芯片—MC33886
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使能信号与方向信号的使用
H桥驱动电路原理
实际H桥电路
实际使用的时候，用分立元件制作H桥是很麻烦的， 好在现在市面上有很多封装好的H桥集成电路，接上电源、 电机和控制信号就可以使用了，在额定的电压和电流内 使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、MC33886、 TA7257P、SN754410、PTS7960等。
具有使能控制和方向 逻辑的H桥电路
H桥驱动电路原理
采用以上方法，电机的运转就只需要用三个信号控 制：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L信号 为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管 Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（如图所示）； 如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2 和Q3将导通，电流则反向流过电机。
H桥驱动电路原理
要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如， 如下图所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1 从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流 箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管 Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按 特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。