较大功率直流电机驱动电路的设计方案
大功率直流电机驱动电路的设计
（ ． ｃ ｌｙ ｏ ｃ ａ ｉａ ａ ｄ Ｅｌ ｃｒｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｊ ａ ｇ ｉ １ Ｆａ ｕ ｔ ｆＭａ ｈ ｎ ｃ ｌ ｎ ｅ ｔ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ｉ ｎ ｘ ｉｅ ｓｔ ｆ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇａ ｚ ｏ ４ ０ ０ Ｃｈ ｎ ： Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｎ ｈ ｕ ３ １ ０ ， ｉ ａ Ｓｃ ２ Ｆａ ｕ ｔ ｆＡｐ ｌ ｄ Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｊａ ｇ ｉＵｎｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｎ ｈ ｕ ３ １ ０ ． ｈ ｎ ） ． ｃ ｌｙ ｏ ｐ ｉ ｃ ｅ ｃ 。 ｉ ｎ ｘ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇａ ｚ ｏ ４ ０ ０ Ｃ ｉ ａ ｅ Ｓ
Ｈ 桥 Ｐ Ｍ 控 制 原 理 ， 用 光 电 隔 离 器 设 计 了 一 种 Ｗ 利 大 功 率 直 流 电机 驱 动 控 制 电路 ， 电路 能 够 很 好 地 该 满 足 直 流 电 机 正 反 转 控 制 和 调 速 的 需要 。 实 验 表 明 该 驱 动 控 制 电 路 具 有 结 构 简 单 、 动 能 力 强 、 耗 小 驱 功
Ｆ ＥＴ 的 性 能 要 比 Ｎ 沟 道 功 率 ＭＯＳ ＥＴ 的 差 ， 驱 Ｆ 且
无刷直流电机驱动电路的实现方法
无刷直流电机驱动电路的实现方法
文章标题：无刷直流电机驱动电路的实现方法
导言:
无刷直流电机具有高效、低噪声和长寿命等优点，广泛应用于工业自
动化、电动车辆和家用电器等领域。然而，为了实现无刷直流电机的
高效运行，需要一个可靠而高效的驱动电路。本文将介绍无刷直流电
机驱动电路的实现方法，并探讨其中的关键技术和设计要点。
一、无刷直流电机驱动电路的基本原理
无刷直流电机驱动电路是通过控制电机的相序和电流来实现电机的运转。它主要由功率电子器件、控制电路和电源组成。其中，功率电子
器件用于控制电流的开关和调节，控制电路用于检测电机的位置和速度，并控制功率电子器件的工作。电源则提供所需的电能。
二、无刷直流电机驱动电路的实现方法
1. 直流电压源驱动法
直流电压源驱动法是最简单、成本最低的无刷直流电机驱动方法之一。它通过将电压源直接连接到电机的相，通过调节电压的极性和大小来
控制电机的运转。然而，由于缺乏对电机位置和速度的准确检测和控制，其控制性能较差，适用于一些简单的应用场景。
2. 舵机驱动法
舵机驱动法通过使用传感器检测电机的位置和速度，并根据检测结果控制功率电子器件的工作，实现对电机的精确控制。该方法通常包括位置传感器、速度传感器和控制模块。然而，由于传感器的引入增加了系统的复杂性和成本，对传感器的精度和稳定性要求较高。
3. 无传感器驱动法
无传感器驱动法是一种最为常用和成熟的无刷直流电机驱动方法。它通过使用反电动势（Back EMF）来检测电机的位置和速度，并根据检测结果来控制功率电子器件的工作。该方法不仅降低了系统的复杂性和成本，还提高了系统的可靠性和稳定性。然而，由于反电动势的检测较为困难，需要一套复杂的算法和控制策略。
详解直流电机驱动电路设计
详解直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计概述
电机驱动电路是控制电机运行的电路，也称作动力源电路，它的主要
作用是提供电机所需要的适当电压和频率的电能，以控制电机的转速和转
动方向。一般讲，电机驱动电路包括三个部分：驱动器，控制器和电源电路。
一、直流电机驱动电路的设计
1、驱动器的设计
直流电机驱动电路主要由驱动器、控制器和电源电路组成。在这里，
驱动器主要负责将控制器的控制信号转换为适合电机工作的电流。现在，
基于IGBT的驱动器已经成为直流电机驱动电路中的主要组成部分。驱动
器电路很复杂，包括用于驱动电机的晶体管，用于传输控制信号的晶体管，以及调节电流的电阻等。
2、控制器的设计
控制器是电机驱动电路的核心部分，它负责接收外部输入信号，并根
据设定的参数来调整电机的转速、转向和加速等。控制器设计非常复杂，
一般包括两个主要部分：控制电路和放大路由部分。控制电路负责检测电
机的运行状态和外部输入，并根据这些信息来调整电机的转速。放大部分
负责将控制电路的输出信号放大，并将其转换为能够驱动电机的标准控制
信号。
3、电源电路的设计
基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计
基于场效应管的大功率直流电机驱
动电路设计
随着工业自动化技术的不断发展，直流电机在现代工业中得到了广泛的应用。其高效率、高控制精度、低噪声等特点，使得直流电机成为了各种工业设备中的重要部件。然而，直流电机的驱动电路一直以来都是一个难以解决的问题。基于场效应管的大功率直流电机驱动电路是解决这一问题的一个有效方法，本文将对其进行详细的介绍和分析。
一、基本原理
场效应管是一种基于场效应的半导体器件，其主要特点是输入电阻高、带宽宽、阈值电压低、驱动电压低、体积小等。这种器件可以在很小的控制电压下，实现大功率的开关控制。因此，利用场效应管来设计大功率直流电机驱动电路，可以有效地提高电机的效率和控制精度。
二、电路设计
基于场效应管的大功率直流电机驱动电路的设计需要根据具体的需求而定。下面我们以一个C速率驱动电路为例来进行介绍。
1、整体设计
整个电路由驱动电源、控制信号处理、驱动电路和电机负载等部分组成。
其中，驱动电路主要由N沟道场效应管和P沟道场效应管组成。控制信号处理主要是通过单片机控制信号，以控制场效应管的通断和时间控制等。
电机负载部分则由直流电机和机械负载器件组成，直接产生动力。
2、驱动电路部分设计
驱动电路是基于场效应管大功率直流电机驱动电路的核心部分。其设计需要做到以下几个方面：
①选择适当的场效应管
在设计驱动电路时，需要根据具体的电机负载特点和驱动电路所需的电压电流等参数，选择适当的场效应管。通常情况下，能承受大电流的MOSFET管具有更好的驱动特性和开关速度，这对于电机的控制非常重要。
②优化电路结构
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
一、本文概述
随着现代电子技术的飞速发展，直流电机因其优良的控制性能和简单的结构设计，在工业自动化、精密仪器和消费电子等领域得到了广泛应用。传统的直流电机驱动控制电路存在功耗大、效率低、响应速度慢等问题，难以满足当前对高性能电机控制系统的需求。研究新型的直流电机驱动控制电路具有重要意义。
本文主要聚焦于基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计。场效应管（FET）作为一种高效、快速的电子器件，在电机驱动领域具
有独特的优势。本文将首先介绍场效应管的基本原理和特性，以及其在直流电机驱动控制中的应用优势。接着，本文将详细阐述一种基于场效应管的直流电机驱动控制电路的设计方法，包括电路的拓扑结构、工作原理以及关键参数的设计与优化。
本文的研究重点在于如何通过优化电路设计，提高直流电机驱动控制系统的性能，包括降低功耗、提高效率、加快响应速度等。本文还将探讨电路设计中可能遇到的问题和挑战，并提出相应的解决策略。
总体而言，本文旨在为直流电机驱动控制电路的设计提供一种新的思路和方法，以推动电机控制技术在现代工业和电子领域的应用与发展。
二、场效应管基础知识
场效应管（FieldEffect Transistor，简称FET）是一种利用电场效应来控制电流流动的半导体器件。它具有三个引脚：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。场效应管的主要类型包括结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。在直流电机驱动控制电路中，MOSFET因其高输入阻抗、低导通电阻和高开关速度等特点而得到广泛应用。
直流电机控制电路设计
直流电机控制电路设计
1.电阻控制电路：
电阻控制电路是最简单的直流电机控制电路。通过在直流电机的电源电路中串接一个可调节的电阻，可以改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。这种方法简单易行，但效率低下，能耗较大。
2.利用PWM信号控制电机速度：
PWM（脉宽调制）信号是一种控制电子设备的常用方法。在直流电机控制中，可以通过改变PWM信号的脉宽来控制电机的转速。脉宽越宽，电机供电时间越长，转速越快；脉宽越窄，电机供电时间越短，转速越慢。通过控制PWM信号的频率，可以实现更精确的速度控制。
3.使用驱动器芯片控制电机：
驱动器芯片是一种专门用于控制电机的集成电路。它提供了多种控制电机速度和方向的功能。通过输入控制信号，驱动器芯片可以精确地控制电机的转速和转向。驱动器芯片通常由功率放大器、逻辑电路和电源电路组成。
4.使用微控制器控制电机：
微控制器是一种具有处理能力的单片机，可以通过编程设置来控制电机的运动。通过连接微控制器和电机驱动电路，可以实现对电机转速、方向等参数的精确控制。微控制器不仅能实现速度控制，还可以实现与其他设备的通信和协调工作。
在直流电机控制电路设计中
1.电机的功率需求和特性：根据电机的功率需求，选择适当的电源和
电源电压。同时，需要了解电机的特性，如额定电流、额定电压等参数。
2.控制方法选择：根据实际应用需求，选择合适的控制方法。比如，
需要精确的速度控制可以选择PWM控制；需要简单控制可以选择电阻控制。
3.控制电路的稳定性和可靠性：设计的电路应具有良好的稳定性和可
靠性，避免由于电路设计不合理导致的电机运动异常或损坏。
大功率直流电机驱动电路设计与实现研究
大功率直流电机驱动电路设计与实现研究
[摘要] 以MSK4205芯片为核心，基于H桥脉宽调制（PWM）控制原理，采用速度环、位置环设计了一种大功率直流电机驱动控制电路，该电路能够很好的满足直流电机正、反转控制和调速的需要。工程应用表明该驱动控制电路具有性能稳定、驱动能力大、抗干扰强等特点，有较高的工程应用价值。
[关键词] PWM控制电机驱动MSK4205
引言
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直接电机得到了广泛的应用。
采用智能功率模块驱动电机是伺服系统设计趋势，与分立元件组成的功率驱动电路相比，功率模块体积小、可靠性高、电路设计简单明了。MSK4205芯片是一款新型的驱动模块，内部采用H桥设计来产生PWM信号，具有驱动能力大，开关频率高、可外部控制刹车等功能，本文以MSK4205芯片为核心，介绍其外围速度环、电流环的设计原理和方法，工程应用表明设计的直流电机驱动电路有广泛的工程应用前景。
1.系统构成及工作原理
1.1 系统构成
本系统以MSK4205芯片为核心，外围辅以速度环、电流环对速度给定信号进行调节以满足MSK4205芯片PWM控制的需要。系统构成如图1所示：
1.2 工作原理
接收外部的速度信号，先进入速度调节环，将速度信号调节到PWM信号限定的范围内。调节后的信号送入电流调节环，将送入驱动芯片的PWM信号限定在0~10V的范围内。驱动电路通过取样电阻将电机电流转化为电压信号，经过滤波后反馈到电流PI调节环的输入端与给定的速度输入控制信号进行比对，以产生新的PWM控制信号来控制电机的正反转及转速快慢变化。同时可以设计一个驱动检测电路来供外部的控制系统以检测驱动芯片是否正常工作。刹车信号可以在电机飞车的状态下强制电机停转。
IR2101半桥驱动案例
IR2101半桥驱动案例
案例背景：
假设我们有一个电压为12V，电流为10A的直流电机，我们需要设计一套半桥驱动电路来控制电机的运动。为了提高系统的性能和效率，我们选择使用IR2101作为驱动器。
方案设计：
1.电源电压选择：
由于电机电压为12V，我们可以使用一个12V电源来为半桥驱动电路供电。在实际设计过程中，我们需要考虑电源的质量和稳定性，以确保半桥驱动器正常工作。
2.半桥电路设计：
半桥电路是由N沟MOS管和P沟MOS管组成，其作用是控制电机的正反转。在设计过程中，需要根据电机的工作电压和电流来选择合适的MOS 管。
3.IR2101参数选择：
4.电路连接和布局：
将电源、半桥电路和IR2101进行连接，进行布局时需要考虑信号传输的稳定性和抗干扰能力。
5.控制信号生成：
案例实施：
1.根据电机的工作电压和电流选择合适的MOS管。假设我们选择N沟MOS管的额定电流为20A，满足电机电流为10A的需求。
2.根据IR2101的参数表选择合适的IR2101型号。假设我们选择
IR2101S，其工作电源电压范围为10V-20V，满足12V电源的需求。
3.根据电路连接和布局的要求，进行布线设计。将电源、半桥电路和IR2101进行连接，保证信号的传输稳定性和抗干扰能力。
4.生成驱动信号。控制信号由一个PWM信号和一个逻辑信号组成，可
以使用微控制器来生成。根据电机的工作速度和转向生成相应的控制信号。
5.连接电机并进行测试。将电机连接到半桥驱动电路上，接入电源，
通过控制信号来控制电机的运动。进行测试，验证系统的性能和功能是否
电机驱动电路(详细)
电机驱动电路
一、直流电机驱动电路的设计目标
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：
1．功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向
转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继
电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三
极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
2．性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分：
输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K 欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成
直流电机的驱动
直流电机驱动电路设计
时间:2007-04-23 来源: 作者: 点击：32646 字体大小:【大中小】
一、直流电机驱动电路的设计目标
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：
1.功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一
个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，
可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等
开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
2.性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能
出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分：
输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。
直流电机驱动电路设计
直流电机驱动电路设计
直流电机是一种通用型的电动机，广泛应用于各种机械系统中。它通
过直流电源提供电流以产生转矩，控制电机的转速和方向。直流电机驱动
电路设计的目标是实现对电机的精确控制和高效能的使用。
首先，功率电源提供电压和电流以驱动电机。直流电机通常需要稳定
的直流电压供电，可以通过整流电路将交流电转换为直流电。在选择功率
电源时，需要考虑电机的额定电压和额定电流，以确保提供足够的电源能量。
其次，电机继电器用于控制电机的启停。继电器是一种电磁开关，可
以通过控制电流来开关电路。当控制电路给继电器提供信号时，继电器闭合，使电流通过电机，电机开始工作；当控制电路断开信号时，继电器断开，电流停止，电机停止工作。
第三，电机驱动电路是直流电机的驱动器，它将电源的电压和电流转
换成适合电机的信号。直流电机驱动电路主要包括功率放大器和电流反馈
回路两个部分。
功率放大器负责将低电压、低电流的输入信号放大到足够的电压和电
流以驱动电机。常见的功率放大器有晶体管放大器和MOS管放大器。两者
的选择取决于具体的应用需求和电源的特性。
电流反馈回路用于监测电机的电流，并根据需要调整输入信号，实现
电机的精确控制。电流反馈回路通常由电流传感器、放大器和比较器组成。电流传感器用于测量电流，放大器将电流信号放大到合适的范围，比较器
将放大后的信号与设定值进行比较，产生控制信号来调整输入信号。
最后，控制电路用于控制电机的转速和方向。控制电路通常由微处理
器或逻辑门电路组成。微处理器可以通过编程实现复杂的控制算法，逻辑
门电路则适用于简单的控制需求。控制电路根据传感器的反馈信号和用户
详解直流电机驱动电路设计
直流电机（direct current machine ）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机的基本构成
直流电机山定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。
直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中上磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，山永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则山电枢、换向器（乂称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢山电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心山硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。
换向器是一种机械整流部件。山换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。
电刷
主谡极
直流电机的组成结构
直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常乂称为电枢，山转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
01定子
主磁极
i磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极山主磁极铁心和励磁绕组两部分组成铁心一般用0. 5inm〜1. 5mm用:的硅钢板冲片叠压钏紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，乂便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。整个主磁极用螺钉固定在机座上。
大功率直流电机驱动电路设计与实现分析
177
电力技术
0 前言
基于直流对电机驱动电路的使用需求，各大半导体厂商专门针对工业企业对直流电机的使用需求，推出了直流电机控制专用的集成电路，共同构成了集成电路控制系统，该种电路控制系统自身具有集成化效果好、驱动电路简单、外围元减少，使用便捷等特点。另外，该电路在使用过程中也存在一定的缺点，输出的功率相对较为有限，无法满足大功率直流电机的驱动需求。本文针对驱动电路存在的不足，专门设计了大功率直流电机驱动电路，提升了驱动电路的设计效果。
1 大功率直流电机驱动电路的设计
1.1 总体结构
大功率直流电机驱动电路如图1所示：从图1中的总体结构能够看出电机驱动电路在控制信号方面具有重要作用，主要的控制信号包括电机转向控制（DIR）及电机转速控制（PWM）两种。Vcc1是驱动逻辑电路中的部分电源，能够为驱动电路提供电源，Vcc2、Vcc3也是驱动逻辑电路中的重要组成部分，在为大功率直流电机驱动电路进行供电时，主要是采用双电源供电方式。M+、M-作为直流电机的接口[1]。大功率直流电机驱动电路在供电过程中，为了取得良好的供电效果，需要将驱动电路电气与控制电路电气隔离开来，避免驱动电路在运行过程中对其他电路的运行效果造成较大的影响，避免电路运行过程中遭受到其他电路的干扰，给系统的逻辑预算造成较大的影响。加大对逻辑信号的控制和使用，充分利用信号来提升光电隔离效果，放大逻辑信号的作用，充分利用控制电路与驱动电路的作用，来驱动H 桥上的下臂，在驱动直流电机，以完成对驱动电路系统的控制[2]。
大功率直流电机驱动电路设计与实现分析
基于单片机的直流电机控制电路设计
基于单片机的直流电机控制电路设计
1.电机驱动电路：
电机驱动电路用于控制直流电机的启停、正反转和速度调节。常见的
驱动电路有H桥电路和PWM调速电路。
-H桥电路：H桥电路由四个开关管组成，可以控制电流的流动方向，
从而实现正反转功能。在单片机的控制下，通过控制开关管的导通与断开，可以实现电机的正转和反转。
-PWM调速电路：PWM调速电路通过控制脉冲宽度来调节电机的速度。
单片机产生一个固定频率的PWM信号，通过改变脉冲宽度的占空比，控制
电机的速度。占空比越大，电机转动的速度越快。
2.单片机控制电路：
单片机控制电路主要实现对电机的控制和监测功能。通过单片机的
IO口输出控制信号，实现电机的启停、正反转和调速。同时，通过AD转
换接口可以实现对电机的速度、电流等参数的监控。
3.电源电路：
电源电路为整个系统提供稳定的直流电源。常见的电源电路有开关电
源和线性电源。
-开关电源：开关电源通过开关器件的开关操作，实现对输入电压的
调整，从而输出稳定的直流电压。开关电源具有体积小、效率高、稳定性
好等优点，是直流电机控制电路中常用的电源方式。
-线性电源：线性电源通过线性调节器件，将输入的交流电压转换为
稳定的直流电压。线性电源具有设计简单、成本低等优点，但效率较低，
一般用于对电流要求较低的应用场景。
总结：
基于单片机的直流电机控制电路通过驱动电路，实现对电机的启停、
正反转和速度调节。通过单片机控制电路，实现对电机的控制和监测功能。同时，为了保证电路的正常工作，需要提供稳定的直流电源。以上是一个
基本的电机控制电路设计，具体电路设计和参数设置需根据具体的应用场
直流电机驱动电路设计
应用越来越广泛的直流电机，驱动电路设计
Source：电子元件技术| Publishing Date：2009-03-20
中心论题：
∙在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑功能和性能等方面的因素
∙分别介绍几种不同的栅极驱动电路并比较其性能优缺点
∙介绍PWM调速的实现算法及硬件电路
∙介绍步进电机的驱动方案
解决方案：
∙根据实际电路情况以及要求仔细选择驱动电路
∙使用循环位移算法及模拟电路实现PWM调速
∙对每个电机的相应时刻设定相应的分频比值，同时用一个变量进行计数可实现步进电机的分频调速
直流电机驱动电路的设计目标
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：
功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1。输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2。效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3。对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
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1 引言
直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。
许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。
2 H 桥功率驱动电路的设计
在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速围不大，一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。
2.1 H 桥驱动原理
要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。
图1 H 桥驱动原理电路图
2.2 开关器件的选择及H 桥电路设计
常用的电子开关器件有继电器，三极管， MOS 管， IGBT 等。普通继电器属机械器件，开关次数有限，开关速度比较慢。而且继电器部为感性负载，对电路的干扰比较大。但继电器可以把控制部分与被控制部分分开，实现由小信号控制大信号，高压控制中经常会用到继电器。三极管属于电流驱动型器件，设基极电流为IB, 集电极电流为IC, 三极管的放大系数为β，如果， IB*β>=IC, 则三极管处于饱和状态，可以当作开关使用。要使三极管处于开关状态， IB= IC/β，三极管驱动管的电流跟三极管输出端的电流成正比，如果三极管输出端电流比较大，对三极管驱动端的要求也比较高。 MOS 管属于电压驱动型器件，对于NMOS 来说，只要栅极电压高于源极电压即可实现NMOS 的饱和导通， MOS 管开启与关断的能量损失仅是对栅极和源极之间的寄生电容的充放电，对MOS管驱动端要求不高。同时MOS 端可以做到很大的电流输出，因此一般用于需要大电流的场所。 IGBT 则是结合了三极管和MOS 管的优点制造的器件，一般用于200V 以上的情况。
在本设计中，电机工作电流为3.8A, 工作电压24V, 电机驱动的控制端为51 系列单片机，最大灌电流为30mA. 因此采用MOS管作为H桥的开关器件。 MOS管又有NMOS和PMOS 之分，两种管子的制造工艺不同，控制方法也不同。 NMOS 导通要求栅极电压大于源极电压(10V-15V)，而PMOS 的导通要求栅极电压小于源极电压(10V-15V)。在本设计中，采用24V 单电源供电，采用NMOS 管的通断控制的接线如图2 所示，只要G 极电压在10-15V 的围， NMOS 即可饱和导通， G 极电压为0 时， NMOS 管关断。
图2 NMOS 接线图
采用PMOS 管实现通断控制时，其接线如图3 所示， G 极电压等于电源电压VCC 时PMOS 关断。
图3 PMOS 接线图
10V15V 时，要使PMOS 导通则G 极电压为VCC-15V. PMOS 的导通与关断，是在电源电压VCC 与VCC-15V 之间切换，当电源电压VCC 较大时控制不方便。比较图2 图3 可
知：NMOS位于负载的下方，而PMOS 位于负载的上方，用NMOS 和PMOS, 替换掉图1 中的开关，就可以组成由MOS 管组成的H 桥，如图4 所示。
图4 PMOS 和NMOS 管构成的H 桥
Q1 和Q4 导通，电机沿一个方向旋转， Q2 和Q3 导通电机沿另一个方向旋转。在本系统中，电机的工作电压为24V, 即电源电压为24V, 则要控制H 桥的上管(PMOS)导通和关断的电压分别为24V-15V=9V 和24V, 而对于下管(NMOS)来说，导通与关断电压分别为15V 和0V, 要想同时打开与关断上、下两管，所用的控制电路比较复杂。而且，相同工艺做出的PMOS 要比NMOS 的工作电流小， PMOS 的成本高。分别用PMOS 和NMOS 做上管与下管，电路的对称性不好。由于上述问题，在构建H 桥的时候仅采用NMOS 作为功率开关器件。用NMOS 搭建出的H 桥如图5 所示：
图5 NMOS 管构成的H 桥
图5NMOS 管组成的H 桥中，首先分析由Q1 和Q4 组成的通路，当Q1 和Q4 关断时，A 点的电位处于"悬浮"状态(不确定电位为多少)(Q2 和Q3 也关断)。在打开Q4 之前，先打开Q1, 给Q1 的G 极15V 的电压，由于A 点"悬浮"状态，则A 点可以是任何电平，这样可能导致Q1 打开失败;在打开Q4 之后，尝试打开Q1, 在Q1 打开之前， A 点为低电位，给Q1 的G 极加上15V 电压， Q1 打开，由于Q1 饱和导通， A 点的电平等于电源电压(本系统中电源电压为24V)，此时Q1 的G 极电压小于Q1 的S 极电压， Q1 关断， Q1 打开失败。 Q2 和Q3 的情况与Q1 和Q4 相似。要打开由NMOS 构成的H 桥的上管，必须处理好A 点(也就是上管的S 极)"悬浮"的问题。由于NMOS的S 极一般接地，被称为"浮地". 要使上管NMOS 打开，必须使上管的G 极相对于浮地有10-15V 的电压差，这就需要采用升压电路。
2.3 H 桥控制器
在H桥的驱动中，除了考虑上管的升压电路外，还要考虑到在H桥同臂的上管和下管(如图5 中的Q1 和Q3)不能同时导通。如果上管和下管同时导通，相当于从电源到地短路，可能会烧毁MOS 管或电源，即使很短时间的短路现象也会造成MOS的发热。在功率控制中一般采用在两次状态转变中插入"死区"的方法来防止瞬时的短路。在选择H 桥控制器的时候最好满足上述两种逻辑条件，又用足够大的驱动电流来驱动NMOS。
本系统中采用IR2103 作为NMOS 控制器， IR2103 部集成升压电路，外部仅需要一个自举电容和一个自举二极管即可完成自举升压。 IR2103 部集成死区升成器，可以在每