直流電機雙向調速驅動(dòng)電路

對于PWM調速的直流電機驅動(dòng)電路，主要考慮以下性能指標：

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者光電耦合器實(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。

筆者經(jīng)過(guò)長(cháng)期實(shí)驗，得到一種可調速的雙向直流電機驅動(dòng)電路，電路如附圖所示。

輸入與電平轉換部分輸入信號線(xiàn)由Port引入，Port1腳是電機方向信號輸入端，Port2腳是PWM信號輸入端，Port3腳是地線(xiàn)。注意Port3腳對地連接了一個(gè)2kΩ的電阻。當驅動(dòng)板與單片機分別供電時(shí)，這個(gè)電阻可以提供信號電流回流的通路。當驅動(dòng)板與單片機共用一組電源時(shí)，這個(gè)電阻可以防止大電流沿著(zhù)連線(xiàn)流入單片機主板的地線(xiàn)造成干擾?；蛘哒f(shuō)，相當于把驅動(dòng)板的地線(xiàn)與單片機的地線(xiàn)隔開(kāi)，實(shí)現“一點(diǎn)接地”。電容C1防止電機突然啟動(dòng)造成電壓的突降。

與非門(mén)U1A實(shí)現PWM信號與電機方向信號的調制，轉換成接近功率電源電壓幅度的方波信號。

三極管驅動(dòng)部分三極管和電阻、二極管組成的電路驅動(dòng)，實(shí)現對直流電機可調速正反轉驅動(dòng)。四個(gè)二極管起保護三極管的作用，防止感性元件（電機）產(chǎn)生的負感應電動(dòng)勢對三極管的沖擊。

當74LS00輸出端為低電平時(shí)，Q2、Q4截止，Q1、Q3導通，輸出為高電平。當74LS00輸出端為高電平時(shí)，Q2、Q4導通，Q1、Q3截止，輸出為低電平。

性能指標電源電壓15—30v，最大持續輸出電流500mA／每個(gè)電機，短時(shí)間（10秒）可以達到700mA，PWM頻率最高可以用到30kHz（一般用1—10kHz）。

布線(xiàn)大電流線(xiàn)路要盡量的短粗，并且盡量避免經(jīng)過(guò)過(guò)孔，一定要經(jīng)過(guò)過(guò)孔的話(huà)要把過(guò)孔做大一些（>1mm），并且在焊盤(pán)上做一圈小的過(guò)孔，在焊接時(shí)用焊錫填滿(mǎn)，否則可能會(huì )燒斷。另外，如果使用了穩壓管，三極管射極、集電極對電源和地的導線(xiàn)要盡可能的短粗，否則在大電流時(shí)，這段導線(xiàn)上的壓降可能會(huì )經(jīng)過(guò)二極管和導通的三極管將其燒毀。

PWM調速的實(shí)現產(chǎn)生PWM信號可以由定時(shí)器來(lái)完成，但是由于51內部只提供了兩個(gè)定時(shí)器，因此，如果要向三個(gè)或更多的直流電機輸出不同占空比的信號，要反復設置定時(shí)器，實(shí)現較為復雜，我們采用一種比較簡(jiǎn)單的方法不僅可以實(shí)現對更多的直流電機提供不同的占空比輸入信號，而且只占用一個(gè)定時(shí)器資源。這種方法可以簡(jiǎn)單表述如下：

在內存的某段空間內存放各個(gè)直流電機所需的輸入信號占空比信息，如果占空比為1則保存0FFH（11111111B）；占空比為0.5則保存0F0H（11110000B）或任何二進(jìn)制數中包括4個(gè)0和4個(gè)1。即占空比=1的個(gè)數/8。

具體選取什么樣的二進(jìn)制數要看輸出頻率的要求。若要對此直流電機輸出PWM信號。只要每個(gè)時(shí)間片移位一次取出其中固定的一位（可以用位尋址或進(jìn)位標志C實(shí)現）送到電機端口上即可。另外，移位算法是一種對以前結果依賴(lài)的算法，所以最好定期檢查或重置被移位的數，防止移錯導致一直錯下去。

這種算法的優(yōu)點(diǎn)是獨立進(jìn)程，可以實(shí)現對多個(gè)電機的控制，缺點(diǎn)是占用資源較大，PWM頻率較低。