较大功率直流电机驱动电路的设计方案
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ 摘要
本文主要介绍了直流电机驱动和控制电路的设计，该电路应用于基于MMZ系列直流电机的应用。
在电源连接之后，通过控制器连接电机和接收端，在控制器中的PWM调速模式控制直流电机的转速。
通过对电路图的分析，可以知道该电路可以实现直流电机的变频控制和调速控制功能。
该电
路的优点包括低成本，高可靠性，简单的操作等。
关键词：MMZ系列直流电机，变频控制，控制器，PWM调速
1绪论
随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，各行业对电机的要求越
来越高，直流电机的应用非常广泛。
直流电机有很多优点，首先它的功耗低，其次它的抗干扰性强，可以承受比较大的风扇或水泵负荷，同时它还
具有可调速度和方向控制的特性，这使其在工业生产中起到了重要作用。
MMZ系列直流电机是一种新型的高性能直流电机，它具有较高的功率
和较低的噪声，大大降低了系统损耗，而且还具有良好的稳定性和可靠性，所以在工业自动化控制领域有着广泛的应用。
为了使电机具有良好的方向
控制特性和速度控制的功能，必须进行变频控制和调速控制，这就要求电
机配备有电源模块、控制器模块和接收端模块。
较大功率直流电机驱动电路的设计方案
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。
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。
较大功率直流电机驱动电路的设计方案
1 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，但这种方法的调速范围不大，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。
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。
绞车模拟器,关于直流电机驱动电路的设计
摘要本文主要是对绞车模拟器的研究。
其研究意义就是实现绞车控制，对航空吊放声纳，舰船拖曳声纳的施放深度，施放速度进行调控。
对声纳的释放和回收起到很大作用。
主要思想是通过C8051F040芯片进行控制，采集到的信号由LM298N 进行处理，通过利用直流电机和旋转编码器[1]，模拟绞车转动，并模拟绞车各个开关量，给控制系统提供速度反馈信号以及绞车状态信号。
从而实现绞车的正转，反转，急停，控制绞车转速。
系统由电压控制，直流电机驱动电路，光耦隔离电路，绞控盒，旋转编码器组成。
利用PWM脉宽调制控制原理控制直流电机的方法，闭环控制原理来控制电路的输入输出和转速控制。
最后对C8051F020的初始化编程和程序调制，讨论了在调试程序中遇到的问题，完成了整个电路的最终调试。
达到了毕业设计任务书的要求。
关键词：C8051F020 ，绞车，PWM脉宽调制，直流电机驱动ABSTRACTThis paper is the winch controller. Significance of their research is to realize the winch control, air sonar, ship towed sonar depth cast, cast speed control. The release and recovery of sonar played a significant role. The main idea is to control through the C8051F040 chip, the signal collected by the LM298N processing, through the use of DC motors and rotary encoders, analog winch rotation, and various analog switch winch, to the control system to provide speed feedback signals and status signals the winch. In order to achieve the winch forward, reverse, stop, control winch speed. System consists of voltage control, DC motor drive circuit, opto isolation circuit, control box cutter, rotary encoder components. Using pulse width modulation PWM control of DC motor control theory approach, closed-loop control principles to control the input and output circuit and speed control.Finally, the initial programming and procedures C8051F020 modulation, discussed the problems encountered in the debugger, complete the final commissioning of the entire circuit. Mission statement to the graduation requirements of the task.KEY WORDS: C8051F020, winch, PWM pulse width modulation, DC motor drive目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章概论 (1)第2章基础知识概述 (2)2.1 C8051F040单片机 (2)2.1.1 C8051F040简介 (2)2.1.2 C8051F040特性 (2)2.1.3 C8041F040引脚及功能 (3)2.1.4 C8051F040工作特性 (4)2.1.5 C8051存储器操作命令代码及其含义 (6)2.2 L298N电机驱动芯片 (8)2.2.1 简介 (8)2.2.2L298N工作原理 (9)2.3 6N137光耦隔离 (10)2.3.1简介 (10)2.3.2 6n137原理 (11)2.4 小结 (12)第3章电路设计 (13)3.1 设计技术指标 (13)3.2 总体电路框图 (13)3.3部分电路设计 (14)3.3.1C8051F040信号输入输出 (14)3.3.2直流电机控制电路 (14)3.3.3旋转编码器 (16)3.4 总体电路设计 (18)3.5 小结 (19)第4章软件设计 (20)4.1 Keil软件 (20)4.2程序流程框图 (21)4.3 C8051F040初始化 (21)4.4 PWM脉宽调制和PCA计数 (22)4.5 主函数与主程序 (23)4.6 调试结果 (28)4.7小结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)毕业设计小结 (33)附录 (34)第1章概论随着我国国防科技的发展,航海事业正迅猛进步，在水下声纳方面的研究过程中.航空吊放声纳还有舰船拖曳声纳越来越重要。
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。
4.电路的成本和尺寸：根据实际应用需求和预算，选择合适的电路设计方案。
有时需要考虑电路尺寸的限制，如嵌入式设备中需要小巧的电路。
总之，直流电机控制电路设计需要根据具体应用需求选择合适的控制方法，并考虑电机的功率需求、特性、稳定性、可靠性、成本和尺寸等因素。
通过合理的设计和调试，可以实现对直流电机运动的精确控制。
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满足需求。
总结：通过这个案例，我们了解了IR2101半桥驱动器的应用，重点介绍了设计过程中的关键要点，包括电源电压选择、半桥电路设计、IR2101参数选择、电路连接和布局以及控制信号生成。
通过正确选择和设计，可以实现高效、稳定和可靠的半桥驱动系统。
基于较大功率的直流电机H桥驱动电路方案
基于较大功率的直流电机H桥驱动电路方案
该电路采用NMOS场效应管作为功率输出器件，设计并实现了较大功率的直流电机H 桥驱动电路，并对额定电压为24 伏，额定电流为3.8A 的25D60-24A 直流电机进行闭环控制，电路的抗干扰能力强，在工业控制领域具有较强的适用性。
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。
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。
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”。
高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。
KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。
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”。
高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。
直流风机驱动控制电路设计指引
直流风机驱动控制电路设计指引（日期：2013-03-18）1.1无刷直流电动机（内置驱动电路型）无刷直流电动机是指供电电源为直流电，且无换向器的电动机。
外壳可采用优质镀锌钢板或优质热固性塑料封装。
电机电源电压正极用符号Vs（或Vm)表示，负极用GND表示，控制电路电源电压用符号Vcc表示，转速控制电压用符号Vsp表示，转速反馈信号用符号V FG(或FG)表示。
2总述目前采用的无刷直流电动机一般均为PWM调速电机（内置驱动电路）。
PG脉冲特性如下：1）PG输出脉冲频率：12个/转；2）PG输出脉冲电平：VH≥Vcc－0.5V，VL≤0.5V3）PG输出脉冲占空：THn/Tn、TLn/Tn＝0.3～0.7；Tn/T=0.067～0.100；(注：Ta＝25℃、n＝1～12)调整转速控制电压Vsp的大小，可控制电机转速；而转速反馈信号V FG如上PG脉冲特性所述，电机每转一圈反馈12个脉冲。
为了满足空调正常的运转，达到制冷、制热能力的平衡，所以必须保证室内、室外风机的转速满足系统的要求，并保持转速的稳定。
为达到以上目的，可采用PWM调压调速的方法来调节风机的转速，并根据转速反馈信号得知实际转速，再按一定规则调整PWM占空比，从而使转速保持稳定。
下面分别介绍各相关电路工作原理。
3电路原理3.1直流风机驱动控制PWM调压调速工作原理简单介绍目前美的采用的无刷直流电动机均为PWM调速电机（内置驱动电路）。
该类直流风机电机内置驱动电路，对外只提供电源电压、控制电路电源电压、转速控制电压及转速反馈信号四个接口。
电源电压用直流电压，一般为高压280V或低压25V；用符号Vs表示。
控制电路电源电压供内置驱动电路电源用，一般用直流电压15V，用符号V CC表示。
电机电源电压与控制电路电源电压必须共地处理。
转速控制电压用符号Vsp表示，电压范围一般在0～6.5V之间，实际调压范围视具体电机来定。
所以当Vsp在1.7V~6.1V范围内，输出能力从0～100％连续可调，转速在此范围内连续可调（具体技术参数请参看“无刷直流电机技术规范”）。
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胡发焕;邱小童;蔡咸健【摘要】Base on H-bridge PWM control theory,with the core of N channel power MOSFET, make use of light-electioner design a high-power driver for DC motor,the circuit could meet with the need of reverse rotation and speed regulation for DC motor. Experiments showed that the drive circuit had characteristics of reliable performance , powerful drive energy, strong anti-interference ability.%以增强型场效应管为核心,基于H桥脉宽调制(PWM)控制原理,利用光电隔离器设计了一种大功率直流电机驱动控制电路,该电路能够很好地满足直流电机正、反转控制和调速的需要.试验表明该驱动控制电路具有性能稳定、驱动能力大、抗干扰能力强等特点.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2011(038)004【总页数】4页(P21-24)【关键词】H桥电路;脉宽调制;直流电机驱动器;功率型场效应管【作者】胡发焕;邱小童;蔡咸健【作者单位】江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000;江西理工大学应用科学学院,江西赣州341000;江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TM330 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多数变速运动控制和闭环伺服控制系统的理想选择。
随着计算机在控制领域、高频开关技术、全控型第二代电力半导体器件(GTR、GTO、MOSFET等)的发展，及脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
H桥直流电机驱动电路设计
H桥直流电机驱动电路设计本文针对直流电机的驱动电路的各个模块进行了详细的分析与设计，主要介绍了大功率直流电机驱动电路的设计流程。
经分析，该电路可以很好地控制直流电机的正反转及调速，并且具有结构简单，驱动能力强，低功耗，低成本等优点。
关键字：H桥驱动电力MOS管直流电机一、引言直流电动机凭借其良好的线性特性、优异的控制性能、以及可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转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。
特别是第二代全控型电力半导体器件（GTR、GTO、MOSFET、IGBT）的发展，以及脉冲宽度调制（PWM）技术的成熟，使得直流电机具有了更加广泛的应用前景。
二、直流电机驱动电路总体结构直流电机驱动电路分为光电隔离电路、死区控制电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、H桥功率驱动电路等五部分。
其中控制信号有控制电机转向的DIR信号和控制电机转速的PWM信号。
1、光电隔离电路2、死区控制电路3、电机驱动逻辑电路4、H桥功率驱动电路设计近30年来，电力电子技术的迅猛发展，带动和改变着电机控制的面貌和应用。
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，而且继电器内部为感性负载，对电路的干扰比较大。
晶体管本身有导通电阻，在通过大电流时会明显发热，如果没有散热措施会很容易烧毁，一般使用于小功率驱动电路。
电力MOS管导通电阻远比普通三极管低，允许流过更大的电流，且内置有反向二极管来保护管子本身，使用MOS管搭建H桥，高位电路要用P沟道管，低位电路要用N沟道管。
IGBT 管由于价格昂贵一般不采用。
3）功率驱动芯片IR2130小功率驱动电路可以采用上圖的H桥驱动电路，当驱动功率比较大时，一般桥臂电压也比较高，为了安全和可靠，希望驱动回路（主回路）与控制回路绝缘。
此时，主回路必须采用浮地前置驱动。
如上图4所示，其中浮地前置驱动电路都是互相独立的并由独立的电源供电。
较大功率直流电机驱动电路的设计方案
1 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，因此在工业领域，直流电机得到了广泛的应用。
许多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，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， 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。
而电机速度的主要有三种，调节电枢、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，但这种方法的调速范围不大，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 Widthdulation)信号占空比的调节改变电枢的大小，从而实现电机的平滑调速。
H 桥驱动原理要电机的正反转，需要给电机提供正反向，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的。
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。
详解直流电机驱动电路的设计
详解直流电机驱动电路的设计直流电机驱动电路是将直流电源的电能转换为电机机械能的关键部分。
设计一个高效、可控的直流电机驱动电路需要考虑多个因素，包括电源选择、控制电路设计、保护电路设计等。
首先，在设计直流电机驱动电路之前，需要确定所需的电源电压和电流。
一般来说，直流电机的额定电压和额定电流是由电机制造商给出的，可以根据这些参数来选择合适的电源。
其次，设计直流电机驱动电路需要考虑电机的控制方式。
常见的电机控制方式包括电压控制和PWM控制。
电压控制方式是通过改变电源电压的大小来控制电机的转速，而PWM控制是通过改变电源电压的脉宽来控制电机的转速。
选择适当的控制方式取决于具体的应用需求。
接下来，需要设计电机的控制电路。
控制电路主要包括接口电路、驱动电路和保护电路。
接口电路用于接收控制信号，将其转换为适合驱动电路的信号。
驱动电路则根据接口电路的信号来控制电机的功率开关。
保护电路用于保护电机和驱动电路免受过电流、过电压等不良因素的损害。
另外，还需要考虑闭环控制系统的设计。
闭环控制系统可以通过反馈信号来调整驱动电路的输出，使得电机的转速能够达到预期的目标。
闭环控制系统通常包括传感器（如转速传感器、位置传感器等）、比较器、PID控制器等组成。
最后，需要进行模拟和数字电路的设计和电路优化。
模拟电路设计应考虑信号放大、滤波、隔离等问题。
数字电路设计涉及到处理器的选择和接口设计等。
总之，直流电机驱动电路的设计需要综合考虑电源、控制电路、保护电路以及闭环控制系统的设计，并进行模拟和数字电路的优化。
通过合理地设计和优化，可以实现高效、可控的直流电机驱动。
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由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。
其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。
其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
电枢铁心由硅钢片叠成，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。
由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。
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，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
01定子主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。
主磁极由主磁极铁心和励磁绕组两部分组成铁心一般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，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，又便于固定励磁绕组。
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。
换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁心和换向极绕组组成。
较大功率直流电机驱动电路的设计与实现
较大功率直流电机驱动电路的设计与实现
汪华章;宰文姣;马亚宁;郑志高
【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(036)004
【摘要】基于直流电机H桥的驱动和控制原理, 本文详细分析和探讨了电路设计过程中可能出现的各种问题, 提出了切实可行的解决手段.该电路采用NMOS场效应管作为功率输出器件, 设计并实现了较大功率的直流电机H桥驱动电路, 并对额定电压为24伏, 额定电流为3.8A的25D60-24A直流电机进行闭环控制, 电路的抗干扰能力强, 鲁棒性好.
【总页数】6页(P649-654)
【作者】汪华章;宰文姣;马亚宁;郑志高
【作者单位】西南民族大学电气信息学院,四川成都,610041;四川师范大学工学院,四川成都,610064;西南民族大学电气信息学院,四川成都,610041;西南民族大学电气信息学院,四川成都,610041
【正文语种】中文
【中图分类】TM33
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如何设计一个简单的电机驱动电路
如何设计一个简单的电机驱动电路电机作为现代工业和生活中常见的设备之一，广泛用于各种电力驱动系统中。
一个简单而高效的电机驱动电路设计对于电机的正常运行和性能发挥至关重要。
本文将介绍如何设计一个简单的电机驱动电路，以实现对电机的可靠控制。
一、电机驱动电路的作用电机驱动电路的主要作用是根据输入信号控制电机的启停、转向和转速等参数。
通过适当的设计，可以保证电机运行平稳、高效，并减少电机损耗。
一个简单的电机驱动电路通常包括功率电源、电机驱动芯片和外围电路等部分。
二、电机驱动电路的基本原理在设计电机驱动电路之前，我们需要了解一些基本的电机驱动原理。
1. 电机类型和特性：根据不同的应用和变量，常见的电机类型有直流电机（DC Motor）、交流电机（AC Motor）和步进电机（Stepper Motor）等。
不同类型的电机具有不同的特性，例如直流电机具有简单、易控制的优点，而交流电机适用于高功率和高效率的应用。
2. 电机驱动方式：电机驱动方式可分为直接驱动和间接驱动两种。
直接驱动是指电机直接与电源相连，通过改变电源电压或电流来控制电机的转速和方向。
间接驱动是指通过驱动器或控制器来控制电机的转速和方向。
3. 电机驱动电路稳定性：电机驱动电路的稳定性非常重要，可以通过控制环路的设计来保证。
一个稳定的电机驱动电路可以提高电机的响应速度和性能。
三、简单电机驱动电路的设计步骤下面我们将以直流电机为例，介绍如何设计一个简单的电机驱动电路。
1. 电源设计：选择适当的电源电压和电流，根据电机的额定参数来确定电源规格。
为了保证电机的正常运行，电源的输出应具有稳定性和低噪声。
2. 电机驱动芯片选择：根据电机类型和应用需求，选择适合的电机驱动芯片。
常见的电机驱动芯片有L298、L293D等，这些芯片具有较高的可靠性和输出功率。
3. 电机驱动电路设计：根据电机驱动芯片的数据手册和设计规范，设计电机驱动电路。
电路通常包括电源滤波电路、电机驱动芯片控制电路和保护电路等部分。
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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，但这种方法的调速范围不大，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。
而且继电器内部为感性负载，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
的范围内， 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。