一種直流電機H橋驅動(dòng)電路設計

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。如L9110,L298N,LMD18200,TA7257P、SN754410,MC33886等。

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。