該電路采用NMOS場(chǎng)效應管作為功率輸出器件，設計并實(shí)現了較大功率的直流電機H橋驅動(dòng)電路，并對額定電壓為24伏，額定電流為3.8A的25D60-24A直流電機進(jìn)行閉環(huán)控制，電路的抗干擾能力強，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有較強的適用性。許多半導體公司推出了直流電機專(zhuān)用驅動(dòng)芯片，但這些芯片多數只適合小功率直流電機，對于大功率直流電機的驅動(dòng)，其集成芯片價(jià)格昂貴。

在直流電機驅動(dòng)電路的設計中，主要考慮一下幾點(diǎn)：

1.功能：

電機是單向還是雙向轉動(dòng)？需不需要調速？對于單向的電機驅動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應管或繼電器直接帶動(dòng)電機即可，當電機需要雙向轉動(dòng)時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可；但如果需要調速，可以使用三極管，場(chǎng)效應管等開(kāi)關(guān)元件實(shí)現PWM（脈沖寬度調制）調速。

2.性能：

對于PWM調速的電機驅動(dòng)電路，主要有以下性能指標：

1）輸出電流和電壓范圍，它決定著(zhù)電路能驅動(dòng)多大功率的電機。

2）效率，高的效率不僅意味著(zhù)節省電源，也會(huì )減少驅動(dòng)電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導通（H橋或推挽電路可能出現的一個(gè)問(wèn)題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導通使電源短路）入手。

3）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或光電耦合器實(shí)現隔離。

4）對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導致地線(xiàn)電位浮動(dòng)。

5）可靠性。電機驅動(dòng)電路應該盡可能做到，無(wú)論加上何種控制信號，何種無(wú)源負載，電路都是安全的。H橋驅動(dòng)電路：H橋式電機驅動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機，因其外形酷似字母‘H’，所以稱(chēng)作H橋驅動(dòng)電路。

要使電機M運轉，必須使對角線(xiàn)上的一對三極管導通。例如當Q1管和Q4管導通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過(guò)電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。電機順時(shí)針轉動(dòng)。當三極管Q2和Q3導通時(shí)，電流將從右至左流過(guò)電機，驅動(dòng)電機逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)。

完整的晶體管H橋驅動(dòng)電路，PWM1，PWM2，為電機方向控制輸入端，PWM1=1，PWM2=0時(shí)正轉，PWM=0，PWM2=1時(shí)電機反轉。

PWM1，PWM2同時(shí)也是電機調速的脈寬輸入端。
晶體管是最為廉價(jià)的控制方法，但在晶體管上有明顯的壓降，會(huì )產(chǎn)生功率的損耗，效率不高，適宜應用在低電壓，小功率的場(chǎng)合。

下圖是場(chǎng)效應管組成的H橋驅動(dòng)電路，場(chǎng)效應管是效率最高的控制方式，但價(jià)格較高，通常應用在大功率電機驅動(dòng)場(chǎng)合。

上面都是有分立元件構成的電路，實(shí)際使用中制作麻煩，故障率高。通常采用集成的H橋驅動(dòng)芯片，集成度高，使用方便，可靠性高。L9110，L298N，LMD18200，TA7257P、SN754410，MC33886等。
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3.實(shí)際驅動(dòng)電路：

L9110驅動(dòng)電路

L9110是為控制和驅動(dòng)電機設計的兩通道推挽式功率放大專(zhuān)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(gè)TTL/CMOS兼容電平的輸入，可直接與單片機接口，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅動(dòng)電機的正反向運動(dòng)，它具有較大的電流驅動(dòng)能力，每通道能通過(guò)750~800mA的持續電流，峰值電流能力可達1.5~2.0A；同時(shí)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沖擊電流，使它在驅動(dòng)繼電器、直流電機、步進(jìn)電機或開(kāi)關(guān)功率管的使用上安全可靠。L9110被廣泛應用于玩具汽車(chē)電機驅動(dòng)、步進(jìn)電機驅動(dòng)和開(kāi)關(guān)功率管等電路上。

寬電壓工作范圍2.5V~12v。


L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)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(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅動(dòng)器，可以用來(lái)驅動(dòng)直流電動(dòng)機和步進(jìn)電動(dòng)機、繼電器線(xiàn)圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制，與單片機管腳直接連接；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作，有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅動(dòng)電機，該芯片可以驅動(dòng)一臺兩相步進(jìn)電機或四相步進(jìn)電機，也可以驅動(dòng)兩臺直流電機。

VS位電機驅動(dòng)電源，VSS為邏輯控制電源。

下圖中PA0~PA3為單片機的I/O腳，控制兩個(gè)DC電機M1，M2正反轉。

4相步進(jìn)電機驅動(dòng)電路

LMD18200驅動(dòng)電路

LMD18200是美國國家半導體公司（NS）推出的專(zhuān)用于運動(dòng)控制的H橋組件。同一芯片上集成有CMOS控制電路和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(guò)熱與短路保護功能。

內部集成了四個(gè)DMOS管，組成一個(gè)標準的H型驅動(dòng)橋。通過(guò)充電泵電路為上橋臂的2個(gè)開(kāi)關(guān)管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個(gè)300kHz左右的工作頻率?？稍谝_1、11外接電容形成第二個(gè)充電泵電路，外接電容越大，向開(kāi)關(guān)管柵極輸入電容充電速度越快，電壓上升的時(shí)間越短，工作頻率可以更高。引腳2、10接直流電機，正轉時(shí)電流的方向應該從引腳步到引腳10；反轉時(shí)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(gè)對地電阻，通過(guò)電阻來(lái)輸出過(guò)流情況。

內部保護電路設置的過(guò)電流閾值為10A，當超過(guò)該值時(shí)會(huì )自動(dòng)封鎖輸出，并周期性的自動(dòng)恢復輸出。如果過(guò)電流持續時(shí)間較長(cháng)，過(guò)熱保護將關(guān)閉整個(gè)輸出。過(guò)熱信號還可通過(guò)引腳9輸出，當結溫達到145度時(shí)引腳9有輸出信號。PB0，PB1為單片機的I/O口，PB0控制電機的正反轉，PB1輸入脈寬控制電機的轉速。


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