利用H橋驅動較大功率直流電機的解決方案
發布時間:2014-09-05 責任編輯:stone
【導讀】電路采用NMOS場效應管作為功率輸出器件,設計並實現了較大功率的直流電機H橋驅動電路,並對額定電壓為24伏,額定電流為3.8A的25D60-24A直流電機進行閉環控製,電路的抗幹擾能力強,在工業控製領域具有較強的適用性。
該電路采用NMOS場效應管作為功率輸出器件,設計並實現了較大功率的直流電機H橋驅動電路,並對額定電壓為24伏,額定電流為3.8A的25D60-24A直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi),電(dian)路(lu)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)強(qiang),在(zai)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)適(shi)用(yong)性(xing)。許(xu)多(duo)半(ban)導(dao)體(ti)公(gong)司(si)推(tui)出(chu)了(le)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)專(zhuan)用(yong)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian),但(dan)這(zhe)些(xie)芯(xin)片(pian)多(duo)數(shu)隻(zhi)適(shi)合(he)小(xiao)功(gong)率(lv)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji),對(dui)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)驅(qu)動(dong),其(qi)集(ji)成(cheng)芯(xin)片(pian)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)。
在直流電機驅動電路的設計中,主要考慮一下幾點:
1.功能:
dianjishidanxianghaishishuangxiangzhuandong?xubuxuyaotiaosu?duiyudanxiangdedianjiqudong,zhiyaoyongyigedagonglvsanjiguanhuochangxiaoyingguanhuojidianqizhijiedaidongdianjijike,dangdianjixuyaoshuangxiangzhuandongshi,keyishiyongyou4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。如果不需要調速,隻要使用繼電器即可;但如果需要調速,可以使用三極管,場效應管等開關元件實現PWM(脈衝寬度調製)調速。
2.性能:
對於PWM調速的電機驅動電路,主要有以下性能指標:
1)輸出電流和電壓範圍,它決定著電路能驅動多大功率的電機。
2)效xiao率lv,高gao的de效xiao率lv不bu僅jin意yi味wei著zhe節jie省sheng電dian源yuan,也ye會hui減jian少shao驅qu動dong電dian路lu的de發fa熱re。要yao提ti高gao電dian路lu的de效xiao率lv,可ke以yi從cong保bao證zheng功gong率lv器qi件jian的de開kai關guan工gong作zuo狀zhuang態tai和he防fang止zhi共gong態tai導dao通tong(H橋或推挽電路可能出現的一個問題,即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手。
3)對dui控kong製zhi輸shu入ru端duan的de影ying響xiang。功gong率lv電dian路lu對dui其qi輸shu入ru端duan應ying有you良liang好hao的de信xin號hao隔ge離li,防fang止zhi有you高gao電dian壓ya大da電dian流liu進jin入ru主zhu控kong電dian路lu,這zhe可ke以yi用yong高gao的de輸shu入ru阻zu抗kang或huo光guang電dian耦ou合he器qi實shi現xian隔ge離li。
4)對電源的影響。共態導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源汙染;大的電流可能導致地線電位浮動。
5)可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到,無論加上何種控製信號,何種無源負載,電路都是安全的。H橋驅動電路:H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機,因其外形酷似字母‘H’,所以稱作H橋驅動電路。

圖1:H橋驅動電路

圖2:H橋驅動原理示意圖
PWM1,PWM2同時也是電機調速的脈寬輸入端。

圖3:完整晶體管H橋驅動電路
下圖是場效應管組成的H橋驅動電路,場效應管是效率最高的控製方式,但價格較高,通常應用在大功率電機驅動場合。

圖4:場效應管組成的H橋驅動電路
[page]
3.實際驅動電路:
L9110驅動電路
L9110是為控製和驅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,具有良好的抗幹擾性;兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動,它具有較大的電流驅動能力,每通道能通過750~800mA的持續電流,峰值電流能力可達1.5~2.0A;同時它具有較低的輸出飽和壓降;內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向衝擊電流,使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠。L9110被廣泛應用於玩具汽車電機驅動、步進電機驅動和開關功率管等電路上。
寬電壓工作範圍2.5V~12v。

圖5:L9110驅動電路
L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是:工作電壓高,3~46V,輸出電流大,瞬間峰值電流可達3A,持續工作電流為2A;額定功率25W.內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器,可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載;采用標準邏輯電平信號控製,與單片機管腳直接連接;juyoulianggeshinengkongzhiduan,zaibushoushuruxinhaoyingxiangdeqingkuangxiayunxuhuojinzhiqijiangongzuo,youyigeluojidianyuanshuruduan,shineibuluojidianlubufenzaididianyaxiagongzuo;可以外接檢測電阻,將變化量反饋給控製電路。使用L298N芯片驅動電機,該芯片可以驅動一台兩相步進電機或四相步進電機,也可以驅動兩台直流電機。
VS位電機驅動電源,VSS為邏輯控製電源。
下圖中PA0~PA3為單片機的I/O腳,控製兩個DC電機M1,M2正反轉。

圖6:L298N驅動電路
4相步進電機驅動電路
圖7:4相步進電機驅動電路
LMD18200是美國國家半導體公司(NS)推出的專用於運動控製的H橋組件。同一芯片上集成有CMOS控製電路和DMOS功率器件,峰值輸出電流高達6A,連續輸出電流達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。
內部集成了四個DMOS管,組成一個標準的H型驅動橋。通過充電泵電路為上橋臂的2個開關管提供柵極控製電壓,充電泵電路由一個300kHz左右的工作頻率。可在引腳1、11waijiedianrongxingchengdiergechongdianbengdianlu,waijiedianrongyueda,xiangkaiguanguanzhajishurudianrongchongdiansuduyuekuai,dianyashangshengdeshijianyueduan,gongzuopinlvkeyigenggao。yinjiao2、10接直流電機,正轉時電流的方向應該從引腳步到引腳10;反轉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。
內部保護電路設置的過電流閾值為10A,dangchaoguogaizhishihuizidongfengsuoshuchu,bingzhouqixingdezidonghuifushuchu。ruguoguodianliuchixushijianjiaochang,guorebaohujiangguanbizhenggeshuchu。guorexinhaohaiketongguoyinjiao9輸出,當結溫達到145度時引腳9有輸出信號。PB0,PB1為單片機的I/O口,PB0控製電機的正反轉,PB1輸入脈寬控製電機的轉速。

圖8:LMD18200驅動電路
相關閱讀:
簡析電機保護器的四大類型
細說電壓、電流對步進電機的性能影響
試分析軟起動器對電機過載保護的控製方法(上)
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 從技術研發到規模量產:恩智浦第三代成像雷達平台,賦能下一代自動駕駛!
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
按鈕開關
白色家電
保護器件
保險絲管
北鬥定位
北高智
貝能科技
背板連接器
背光器件
編碼器型號
便攜產品
便攜醫療
變容二極管
變壓器
檳城電子
並網
撥動開關
玻璃釉電容
剝線機
薄膜電容
薄膜電阻
薄膜開關
捕魚器
步進電機
測力傳感器
測試測量
測試設備
拆解
場效應管
超霸科技



