基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计

合集下载

L6203直流电机驱动设计原理图及例程

L6203直流电机控制驱动器【简要说明】一、尺寸：长66mmX宽33mm X高28mm二、主要芯片：L6203三、工作电压：控制信号直流4.5~5.5V;驱动电机电压7.2~30V四、可驱动直流（7.2~30V之间电压的电机）五、最大输出电流4A六、最大输出功率20W七、特点：1、具有信号指示2、转速可调3、抗干扰能力强4、具有续流保护5、可单独控制一台直流电机6、PWM脉宽平滑调速（可使用PWM信号对直流电机调速）7、可实现正反转8、此驱动器非常时候控制飞思卡尔智能车，驱动器压降小，电流大，驱动能力强。

【标注图片】直流电机的控制实例使用驱动器可以控制一台直流电机。

电机分别为OUT1和OUT2。

输入端EN可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。

（如果无须调速可将EN使能端，接高低电平，高电平启动，低电平停止。

也可由单片机输出直接控制）实现电机正反转就更容易了，输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平，电机正转。

（如果信号端IN1接低电平，IN2接高电平，电机反转。

）可参考下图表：电机旋转方式控制端IN1控制端IN2EN使能端M 正转高低高反转低高高调速* * 输入PWM信号直流电机测试程序【原理图】【测试程序】/********************************************************************汇诚科技实现功能:调试程序使用芯片：AT89S52 或者 STC89C52晶振：11.0592MHZ编译环境：Keil作者：zhangxinchun淘宝店：汇诚科技*********************************************************************/ #include<reg52.h>#define uchar unsigned char//宏定义无符号字符型#define uint unsigned int //宏定义无符号整型sbit P2_0=P2^0;//启动sbit P2_1=P2^1;//停止sbit P2_2=P2^2;//正转sbit P2_3=P2^3;//反转sbit P1_0=P1^0;//使能sbit P1_1=P1^1;//IN1sbit P1_2=P1^2;//IN2/********************************************************************延时函数*********************************************************************/ void delay(uchar t)//延时程序{uchar m,n,s;for(m=t;m>0;m--)for(n=20;n>0;n--)for(s=248;s>0;s--);}/********************************************************************主函数*********************************************************************/ main(){while(1){if(P2_0==0){delay(3);if(P2_0==0)//启动{P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;}}if(P2_1==0){delay(3);if(P2_1==0)//停止{P1_0=0;}}if(P2_2==0){delay(3);if(P2_2==0)//正转{P1_1=1;P1_2=0;}}if(P2_3==0){delay(3);if(P2_3==0)//反转{P1_1=0;P1_2=0;}}}}/********************************************************************结束*********************************************************************/L6203DMOS(消耗型金属氧化物半导体)全控桥驱动器⏹供电电压：48V⏹最大峰值电流5A（L6021最大2A）⏹电流有效值：⏹L6201: 1A; L6202: 1.5A; L6203/L6201PS: 4A ⏹R DS (ON) 电阻值0.3 Ω (室温25 ︒C)⏹击穿电压保护⏹兼容TTL电路⏹运行最高频率100KHz⏹热滞⏹集成逻辑电路使用⏹高效概述L6201是一种应用多源BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)技术来控制电机的全控桥驱动器芯片，这种芯片能将独立的DMOS场效应晶体管和CMOS以及二极管集成在一块芯片上。

MOSFET的驱动保护电路设计

摘要：率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用;但它承受短时过载的能力较弱，使其应用受到一定的限制。

分析了二极管器件驱动与保护电路的设计要求;计算了MOSFET驱动器的功耗及MOSFET驱动器与MOSFET的匹配;设计了基于IR2130驱动模块的MOSFET驱动保护电路。

该电路具有结构简单，实用性强，响应速度快等特点。

在驱动无刷直流电机的应用中证明，该电路驱动能力及保护功能效果良好。

功率场效应晶体管(Power MOSFET)是一种多数载流子导电的单极型电压控制器件，具有开关速度快、高频性能好、输入阻抗高、噪声小、驱动功率小、动态范围大、无二次击穿现象和安全工作区域(SOA)宽等优点，因此，在高性能的开关电源、斩波电源及电机控制的各种交流变频电源中获得越来越多的应用。

但相比于绝缘栅双极型晶体管IGBT或大功率双极型晶体管GTR等，MOSFET管具有较弱的承受短时过载能力，因而其实际使用受到一定的限制。

如何设计出可靠和合理的驱动与保护电路，对于充分发挥MOSFET 功率管的优点，起着至关重要的作用，也是有效利用MOSFET管的前提和关键。

文中用IR2130驱动模块为核心，设计了功率MOSFET驱动保护电路应用与无刷直流电机控制系统中，同时也阐述了本电路各个部分的设计要求。

该设计使系统功率驱动部分的可靠性大大的提高。

1 功率MOSFET保护电路设计功率场效应管自身拥有众多优点，但是MOSFET管具有较脆弱的承受短时过载能力，特别是在高频的应用场合，所以在应用功率MOSFET对必须为其设计合理的保护电路来提高器件的可靠性。

功率MOSFET保护电路主要有以下几个方面：1)防止栅极 di/dt过高：由于采用驱动芯片，其输出阻抗较低，直接驱动功率管会引起驱动的功率管快速的开通和关断，有可能造成功率管漏源极间的电压震荡，或者有可能造成功率管遭受过高的di/dt 而引起误导通。

为避免上述现象的发生，通常在MOS驱动器的输出与MOS管的栅极之间串联一个电阻，电阻的大小一般选取几十欧姆。

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现随着电力电子技术以及新型永磁材料的发展，直流电机以其良好的线性特性以及优异的控制性能等特点，在多数变速运动控制和闭环伺服控制系统（如机器人、精密机床、汽车电子、家用电器以及工业过程等）领域中得到了广泛的应用。

目前，直流电机控制数字化已成为主流趋势，而高性能的电机控制算法多数是通过主控芯片实现的，随着高速度、多功能的数字信号处理器（DSP）的出现，使得更复杂的电机控制策略得以实现。

本文以TMS320F28335为主控芯片、IRF530为驱动芯片、IR2110为驱动控制芯片对直流电机进行了H桥驱动控制设计，该控制达到了很好的效果，具有较高使用价值。

1、直流电机驱动原理直流电机的驱动方式很多，现成的驱动芯片有33886、L298N以及TB6539等，这些芯片都是基于H桥原理进行控制的。

如果设计一些大功率的驱动，只能用分立元件自行搭接H桥驱动。

H桥驱动电路能方便地实现电机的4象限运行，其原理拓扑结构如图1所示。

组成H桥驱动电路的4只开关管工作在开关状态，K1、K4为一组，K2、K3为一组，两组开关管工作状态互补。

当K1、K4导通且K2、K3截止时，电机两端加正向电压实现电机的正转；当K2、K3导通且K1、K4截止时，电机两端加反向电压实现电机的反转。

实际控制中，电机可以在4个象限之间切换运行。

电路中的4个二极管D1~D4为续流二极管，用来保护开关元件。

硬件电路设计的整体思路是：用PWM波控制图1中开关K1、K4以及K2、K3通断的方式来控制电机的正反转，通过改变PWM波的占空比使电机得到不同的电压，从而控制电机的速度。

2.1、开关元件的选择开关元件可选择双极型晶体管或场效应管，由于功率场效应管是电压控制型元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿等特点，能满足高速开关动作的需求。

本文设计中4个开关均选用IR公司的N沟道增强型功率MOSFET管IRF530，其漏极电流为14A，并可以承受49A的单脉冲电流，最大电压100V，其导通电阻不大于0.16，满足驱动要求。

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优化电路结构在设计过程中，还需要优化电路的结构，保证电路的稳定性和可靠性。

在本设计中，采用了H桥结构和电流采样电路等。

③加入保护电路在实际应用过程中，直流电机会承受很大的负载，如果没有保护电路，就可能会导致电机的损坏。

因此，在电路设计过程中，需要加入过压保护、过流保护等保护电路，保证电路的安全运行。

3、控制信号处理部分设计控制信号处理部分主要负责将控制信号进行放大和变形，以满足不同的驱动器控制要求。

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。

场效应管的工作原理基于电场效应。

在MOSFET中，当在栅极和源极之间施加一个电压时，会在栅极和硅基片之间形成一个电场。

这个电场会影响硅基片中的电荷分布，从而控制源极和漏极之间的电流流动。

当栅极电压达到一定阈值时，MOSFET开始导通，电流可以在源极和漏极之间流动。

场效应管的特性参数对其在电路中的应用至关重要。

场效应管电机驱动

场效应管电机驱动-MOS管H桥原理所谓的H 桥电路就是控制电机正反转的。

下图就是一种简单的H 桥电路，它由2 个P型场效应管Q1、Q2 与2 个N 型场效应管Q3、Q3 组成，所以它叫P-NMOS 管H 桥。

桥臂上的4 个场效应管相当于四个开关，P 型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N 型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。

场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。

正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1 置高电平（U=VCC）、控制臂2 置低电平（U=0）时，Q1、Q4 关闭，Q2、Q3 导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。

设为电机正转。

控制臂1 置低电平、控制臂2 置高电平时，Q2、Q3 关闭，Q1、Q4 导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。

设为电机反转。

当控制臂1、2 均为低电平时，Q1、Q2 导通，Q3、Q4 关闭，电机两端均为高电平，电机不转；当控制臂1、2 均为高电平时，Q1、Q2 关闭，Q3、Q4 导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何（绝不允许悬空状态），H 桥都不会出现“共态导通”（短路），很适合我们使用。

（另外还有4 个N 型场效应管的H 桥，内阻更小，有“共态导通”现象，栅极驱动电路较复杂，或用专用驱动芯片，如MC33883，原理基本相似，不再赘述。

）下面是由与非门CD4011 组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为0~5V，而我们小车使用的H 桥的控制臂需要0V 或7.2V 电压才能使场效应管完全导通，PWM 输入0V 或5V时，栅极驱动电路输出电压为0V 或7.2V，前提是CD4011 电源电压为7.2V。

切记！！故CD4011 仅做“电压放大”之用。

之所以用两级与非门是为了与MC33886 兼容。

两者结合就是下面的电路：调试时两个PWM 输入端其中一个接地，另一个悬空（上拉置1），电机转为正常。

基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计

关键词：沟道增强型场效应管；Ｈ桥；ＰＮＷＭ控制；电荷泵；功率放大；直流电机
中图分类号：Ｍ３Ｔ３
文献标识码：Ａ
文章编号：０６６７（０８０ — ０３０１０ — ９７２０）２００ — ４
Ｄｅｉｎ０ｓｇｆＤＣｏｏｉｅｏｒｌｂｓｄｏＯＳｍｔｒｄｒｖｒｃｔｏａｅｎＭＦＥＴ
ＹＯＵＺｈｉｙ－ｕ，ＤＵｎＺＨＡＮＧｎｒａｇ，Ｈｏｇ，ＤＯＮＧｕ－ｈｎＸｉｃｅｇ
１引言
长期以来，直流电机以其良好的线性特性、异优
电机调速控制。２直流电机驱动控制电路总体结构
直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、动信号放大电路、驱电荷泵电路、Ｈ桥功率驱动电路等四部分。其电路框图如图ｌ所
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈ — ｒｄｅＰＭｏｔｌｉｄｓｇｅｏｒｉｇａｄｃｎｒｌｎｔｒｏｏ — ｓｒｃ：ａｅｎｔｅＨ— ｉｇＷｂｃｎｒｓｅｉｎｄｆｒｄｉｎｎｏｔｌｇＤＣｍｏｏｆｐｓｏｖｏｉ－
ｉｉｅｏａｉｎｒｖｒｅｒｔｔｏｎｐｅｅｕｌｔｏ，ｔｈｏｅｆＮＣｈｎｌＭＯＳＦｔｖｒｔｔｏ，ｅｅｓｏａｉｎａｄｓｅｄｒｇａｉｎｗｉｈｔｅｃｒｏａｎｅＥＴ，ｎｔｈａｄｗｉｈｔｅｐｒｏｅｏｅｉｈｅｄｆｈｇｕｐｓｆｍｅｔｎｇｔｅｎｅｓｏｉｈ—ｐｗｅｍｏｏｒｖｎｎｏｔｏｌ．ｐｒｍｅｓｈｏｔａｏｒＤＣｔｒｄｉｉｇａｄｃｎｒｌｉＥｘｅｉｎｔｓｗｈｔｎｇｔｅｄｉｅｃｒｕｔｈｓｃａａｔｒｓｉｓｏａｌｏｔｕｔｏｐｏｒｕｒｖｎｒｙａｄｐｏｒｃｎｕ — ｈｒｖｉｃｉａｈｒｃｅｉｔｃｆｓｍｐｅｃｎｓｒｃｉｎ，ｗｅｆｌｄｉｅｅｅｇｎｗｅｏｓｍｐ

直流电机无级调速电路(完整篇)

直流电机无级调速电路/content/12/0330/23/7988683_199474671.shtml成品直流电机无级调速电路板很贵，我在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板，经测绘并制作成功，现奉献给大家。

这块电路板电路简单，成本不高，制作容易，电路作简单分析：220V交流电经变压器T降压，P2整流，V5稳压得到9V直流电压，为四运放集成芯片LM324提供工作电源。

P1整流输出是提供直流电机励磁电源。

P4整流由可控硅控制得到0－200V的直流，接电机电枢，实现电机无级调速。

R1，C2是阻容元件，保护V1可控硅。

R3是串在电枢电路中作电流取样，当电机过载时，R3上电压增大，经D1整流，C3稳压，W1调节后进入LM324的12脚，与13脚比较从14脚输出到1脚，触发V7可控硅，D4 LED红色发光管亮，6脚电压拉高使V1可控硅不能触发，保护电机。

电机过载电流大小由W1调节。

市电过零检测，移相控制是由R5、R6降压，P3整流，经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚，从8脚到5脚输出是脉冲波，调节W2电位器即调节6脚的电压大小，可以改变脉冲的宽度，脉冲的中心与交流电过零时刻重合，使得双向可控硅很好地过零导通，D4是过载指示，D3是工作指示，W2是电机速度无级调节电位器。

电路制作好后只要元件合格，不用调整就可使用。

我从100W－1000W电机都试过，运行可靠，调节方便，性能优良。

12V直流电机高转矩电子调速器直流电机在一些应用中需要随时具有高转矩输出能力，无论它是处于低速还是高速运转。

例如钻孔、打磨、掘进等应用条件下，电机必需具备高低压运转的最大力矩输出。

显然，常用的线性降压调速无法达到这一要求，因为电机空载与加载状态其转速并不与工作电压成正比，若空载即需低速运转则加载后往往无法工作。

这里介绍一种专为大范围转矩变化的直流电机调速而设计的电路，它根据电机的工作电流变化来判断其加载状态，并由此对电机转速作出自动调整。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制Ｈ桥的上下臂。由于Ｈ桥由大功率Ｎ沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动Ｈ桥功率驱动电路来驱动直流电机。
简单。其主要控制信号有电机运转方向信号Ｄｉｒ电机调速信号ＰＷＭ及电机制动信号Ｂｒａｋｅ，Ｖｃｃ为驱动逻辑电路部分提供电源，Ｖｍ为电机电源电压，Ｍ＋、Ｍ－为直流电机接口。
－４－
《国外电子元器件》２００８年第２期２００８年２月
电机调速控制。
２直流电机驱动控制电路总体结构
直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、Ｈ桥功率驱动电路等四部分，其电路框图如图１所示。
图１直流电机驱动控制电路框图由图可以看出，电机驱动控制电路的外围接口
ＤｅｓｉｇｎｏｆＤＣｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｒｃｏｔｒｏｌｂａｓｅｄｏｎＭＯＳＦＥＴ
ＹＯＵＺｈｉ－ｙｕ１，ＤＵＹａｎｇ２，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ１，ＤＯＮＧＸｉｕ－ｃｈｅｎｇ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３９，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０２０９，Ｃｈｉｎａ）
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
－３－
●应用与设计
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
游志宇１，杜杨２，张洪１，董秀成１
（１．西华大学电气信息学院，四川成都６１００３９；２．中国科学院光电技术研究所，四川成都６１０２０９）
摘要：以Ｎ沟道增强型场效应管为核心，基于Ｈ桥ＰＷＭ控制原理，设计了一种直流电机正反转调
３Ｈ桥功率驱动原理
直流电机驱动使用最广泛的就是Ｈ型全桥式电路，这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。Ｈ桥功率驱动原理图如图２所示。
图２Ｈ桥功率驱动原理图
Ｈ型全桥式驱动电路的４只开关管都工作在斩波状态，Ｓ１、Ｓ２为一组，Ｓ３、Ｓ４为一组，这两组状态互补，当一组导通时，另一组必须关断。当Ｓ１、Ｓ２导通时，Ｓ３、Ｓ４关断，电机两端加正向电压实现电机的正转或反转制动；当Ｓ３、Ｓ４导通时，Ｓ１、Ｓ２关断，电机两端为反向电压，电机反转或正转制动。
简单电荷泵原理电路图如图４所示。电容Ｃ１的Ａ端通过二极管Ｄ１接Ｖｃｃ，电容Ｃ１的Ｂ端接振幅Ｖｉｎ的方波。当Ｂ点电位为０时，Ｄ１导通，Ｖｃｃ开始对电容Ｃ１充电，直到节点Ａ的电位达到Ｖｃｃ；当Ｂ点电位上升至高电平Ｖｉｎ时，因为电容两端电压不能突变，此时Ａ点电位上升为Ｖｃｃ＋Ｖｉｎ。所以，Ａ点的电压就是一个方波，最大值是Ｖｃｃ＋Ｖｉｎ，最小值是Ｖｃｃ（假设二极管为理想二极管）。Ａ点的方波经过简单的整流滤波，可提供高于Ｖｃｃ的电压。
电路中Ａ部分是方波发生电路，由ＲＣ与反相施密特触发器构成，产生振幅为Ｖｉｎ阶电荷泵构成。当ａ点为低电平时，二极管Ｄ１导通电容Ｃ１充电，使ｂ点电压Ｖｂ＝Ｖｍ–Ｖｔｎ；当ａ点为高电平时，由于电容Ｃ１电压不能突变，故ｂ点电压Ｖｂ＝Ｖｍ＋Ｖｉｎ–Ｖｔｎ，此时二极管Ｄ２导通，电容Ｃ３充电，使ｃ点电压Ｖｃ＝Ｖｍ＋Ｖｉｎ– ２Ｖｔｎ；当ａ点再为低电平时，二极管Ｄ１、Ｄ３导通，分别对电容Ｃ１、Ｃ２充电，使得ｄ点电压Ｖｄ＝Ｖｍ＋Ｖｉｎ –３Ｖｔｎ；当ａ点再为高电平时，由于电容Ｃ２电压不能突变，故ｄ点电压变为Ｖｄ＝Ｖｍ＋２Ｖｉｎ–３Ｖｔｎ，此时二极管Ｄ２、Ｄ４导通，分别对电容Ｃ３、Ｃ４充电，使ｅ点电压Ｖｅ＝Ｖｍ＋２Ｖｉｎ–４Ｖｔｎ。这样如此循环，便在ｇ点得到比Ｖｍ高的电压Ｖｈ＝Ｖｍ＋３Ｖｉｎ–６Ｖｔｎ＝Ｖｍ＋１１．４Ｖ。其中Ｖｔｎ为二极管压降，一般取０．６Ｖ。从而保证Ｈ桥的上臂完全导通。４．３电机驱动逻辑与放大电路设计
１引言
长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域，高开关频率、全控型第二代电力半导体器件（ＧＴＲ、ＧＴＯ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）的发展，以及脉宽调制（ＰＷＭ）直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。但是，专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。因此采用Ｎ沟道增强型场效应管构建Ｈ桥，实现大功率直流电机驱动控制。该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，可应用ＰＷＭ技术实现直流
在直流电机控制中常用Ｈ桥电路作为驱动器的功率驱动电路。由于功率ＭＯＳＦＥＴ是压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点，满足高速开关动作需求，因此常用功率ＭＯＳＦＥＴ构成Ｈ桥电路的桥臂。Ｈ桥电路中的４个功率ＭＯＳＦＥＴ分别采用Ｎ沟道型和Ｐ沟道型，而Ｐ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ一般不用于下桥臂驱动电机，这样就有两种可行方案：一种是上下桥臂分别用２个Ｐ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ和２个Ｎ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ；另一种是上下桥臂均用Ｎ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ。
图３Ｈ桥驱动电路
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
－５－
峰电压。４．２电荷泵电路设计
电荷泵的基本原理是通过电容对电荷的积累效应而产生高压，使电流由低电势流向高电势。最早的理想电荷泵模型是Ｊ．Ｄｉｃｋｓｏｎ在１９７６年提出的，当时这种电路是为可擦写ＥＰＲＯＭ提供所需电压。后来Ｊ．Ｗｉｔｔｅｒｓ，ＴｏｒｕＴｒａｎｚａｗａ等人对Ｊ．Ｄｉｃｋｓｏｎ的电荷泵模型进行改进，提出了比较精确的理论模型，并通过实验加以证实提出了相关理论公式。随着集成电路的不断发展，基于低功耗、低成本的考虑，电荷泵在电路设计中的应用越来越广泛。
图４简单电荷泵原理电路图
在驱动控制电路中，Ｈ桥由４个Ｎ沟道功率ＭＯＳＦＥＴ组成。若要控制各个ＭＯＳＦＥＴ，各ＭＯＳＦＥＴ的门极电压必须足够高于栅极电压。通常要使ＭＯＳＦＥＴ完全可靠导通，其门极电压一般在１０Ｖ以上，即ＶＧＳ＞１０Ｖ。对于Ｈ桥下桥臂，直接施加１０Ｖ以上的电压即可使其导通；而对于上桥臂的２个ＭＯＳＦＥＴ，要使ＶＧＳ＞１０Ｖ，就必须满足ＶＧ＞Ｖｍ＋１０Ｖ，即驱动电路必须能提供高于电源电压的电压，这就要求驱动电路中增设升压电路，提供高于栅极１０Ｖ的电压。考虑到ＶＧＳ有上限要求，一般ＭＯＳＦＥＴ导通时ＶＧＳ为１０Ｖ～１５Ｖ，也就是控制门极电压随栅极电压的变化而变化，即为浮动栅驱动。因此在驱动控制电路中设计电荷泵电路，用于提供高于Ｖｍ的电压Ｖｈ，驱动功率管的导通。其电路原理图如图５所示。
图２中４只开关管为续流二极管，可为线圈绕组提供续流回路。当电机正常运行时，驱动电流通过主开关管流过电机。当电机处于制动状态时，电
机工作在发电状态，转子电流必须通过续流二极管流通，否则电机就会发热，严重时甚至烧毁。
４直流电机驱动控制电路设计
由直流电机驱动控制电路框图可以看出驱动控制电路结构简单，主要由四部分电路构成，其中光电隔离电路较简单，在此不再介绍，下面对直流电机驱动控制电路的其他部分进行详细介绍。４．１Ｈ桥驱动电路设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＨ－ｂｒｉｄｇｅＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｄｒｉｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＤＣｍｏｔｏｒｏｆｐｏｓ－ｉｔｉｖｅｒｏｔａｔｉｏｎ，ｒｅｖｅｒｓｅｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｒｅｏｆＮＣｈａｎｎｅｌＭＯＳＦＥＴ，ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒＤＣｍｏｔｏｒｄｒｉｖｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｒｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓａｍｐｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｐｏｗｅｒｆｕｌｄｒｉｖｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐ－ｔｉｏｎｉｓｌｏｗ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮｃｈａｎｎｅｌＭＯＳＦＥＴ；Ｈｂｒｉｄｇｅ；ＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｈａｒｇｅｐｕｍｐ；ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ＤＣｍｏｔｏｒ