较大功率直流电机驱动电路的设计方法(终审稿)
大功率直流电机驱动电路的设计
试 ， ＰＷ Ｍ 占 空 比 超 过 ０ ５或 频 率 低 于 １ ｋ 当 ．８ ＨＺ
时 ， 驱 动 性 能 显 著 下 降 ， 片 发 热 严 重 。 由 于 该 芯 其 芯
表 ２ 新 型 检 测 方 法 和 传 统 检 测 方 法 的 对 比
行 ， 别 对 应 正 转 、 转 制 动 、 转 和 反 转 制 动 。 Ｈ 分 正 反
率 ＭＯ Ｆ Ｔ， Ｓ Ｅ 具有 迁移率较 高、 率响应较 好 、 导 频 跨
较 大和 可靠性 高等 优 点。 综合 考虑 各 因素， 计采 设
用 ４个 相 同的 Ｎ 沟 道 功 率 ＭＯＳ Ｅ 的 Ｈ 桥 电 路 。 Ｆ Ｔ
大功 率 直 流 电机 驱 动 电路 的 设 计
胡 发 焕 ， 杨 杰 ， 小 童 邱
（ 。 西理工 大学机 电工程 学院 ， １江 江西 赣 州 ３ １ ０ ；． ４ ０ ０ ２ 江西理 工大 学应 用科 学学院 ， 江西 赣 州 ３ １ ０ ） ４ ０ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ —ｐ ｗｅ ｉ ｅ ｒ ｕ ｔｆ ｒ ＤＣ ｏ ｏ ｓｇ ｆＨ ｇｈ— ｏ ｒ Ｄｒｖ ｒ Ｃｉｃ ｉ ｏ Ｍ ｔｒ
源 ， 用 双 电 源 供 电 ； ＋ ， 一 为 直 流 电机 接 口。 采 Ｍ Ｍ
在 各 种 开 关 元 件 中 ， 于 功 率 ＭＯＳ Ｅ 是 压 由 Ｆ Ｔ
在 大 功 率 驱 动 系统 中 ， 控 制 电 路 与 驱 动 电 路 电 气 将
控 元件 ， 有输入 阻抗 大、 具 开关速度 快和无二 次击穿
检 测 速 度 明 显 提 高 ， 轻 了 劳 动 强 度 ， 适 合 大批 量 减 是
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。
大功率直流电机H桥驱动电路设计方案
大功率直流电机H桥驱动电路设计方案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。
H桥驱动电路：H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机，因其外形酷似字母‘H',所以称作H桥驱动电路。
要使电机M运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。
电机顺时针转动。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，驱动电机逆时针方向转动。
完整的晶体管H桥驱动电路，PWM1,PWM2,为电机方向控制输入端，PWM1=1,PWM2=0时正转，PWM=0,PWM2=1时电机反转。
PWM1,PWM2同时也是电机调速的脉宽输入端。
晶体管是最为廉价的控制方法，但在晶体管上有明显的压降，会产生功率的损耗，效率不高，适宜应用在低电压，小功率的场合。
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。
直流电机控制原理电路设计方法和实例-图文
直流电机控制原理电路设计方法和实例-图文在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。
站长的几句说明：本文内容比较详实完整，但遗憾的是原稿的印刷质量和绘图的确很差，尽管采取了很多措施，有些图仍可能看不太清楚。
直流电机，大体上可分为四类：第一类为有几相绕组的步进电机。
这些步进电机，外加适当的序列脉冲，可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。
只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。
步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路，很容易实现控制。
例如常用的SAAl027或SAAl024专用步进电机控制电路。
步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。
例如：机器人手臂的运动，高级字轮的字符选择，计算机驱动器的磁头控制，打印机的字头控制等，都要用到步进电机。
第二类为永磁式换流器直流电机，它的设计很简单，但使用极为广泛。
当外加额定直流电压时，转速几乎相等。
这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。
也用于变速范围很宽的驱动装置，例如：小型电钻、模型火车、电子玩具等。
在这些应用中，它借助于电子控制电路的作用，使电机功能大大加强。
第三类是所谓的伺服电机，伺服电机是自动装置中的执行元件，它的最大特点是可控。
在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小，除去控制信号电压后，伺服电机就立即停止转动。
伺服电机应用甚广，几乎所有的自动控制系统中都需要用到。
例如测速电机，它的输出正比于电机的速度；或者齿轮盒驱动电位器机构，它的输出正比于电位器移动的位置．当这类电机与适当的功率控制反馈环配合时，它的速度可以与外部振荡器频率精确锁定，或与外部位移控制旋钮进行锁定。
基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计_胡发焕
图2
H 桥功率驱动电路框图
应管截止延迟时间 t d（ off） 。
3
感性负载下的功率场效应管开关 过程
电动机是典型的感性负载， 具有感性负载的
4
驱动电路的设计
根据功率场效应管的特性和电气隔离的要 设计了大功率直流电机驱动电路。 驱动电路 求，
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2011 ， 38 （ 4 ）
控制与应用技术EMCA
图1
驱动控制电路框图
2
H 桥功率驱动器原理
3． 1
图3
功率场效应管开关电路图
直流电机驱动使用最广泛的是 H 型全桥式 这种驱动电路能方便地实现电机的四象限 电路， 运行， 即正转、 正转制动、 反转、 反转制动。H 桥功 率驱动原理图如图 2 所示， 组成 H 桥驱动电路的 4 只开关管工作在开关状态， S1 、 S4 为一组， S2 、 S3 S4 导 通 时， 为一组， 这两组状态为互补。 当 S1 、 S2 、 S3 截止， 电机两端加正向电压实现电机的正 转或反转制动；反之亦然， 实现电机反转或正转制 动。实际控制中， 电机可以在四个象限之间切换 运行。在各种开关元件中， 功率场效应管是压控 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， 因此常用功 率场效应管为 H 桥的开关元。H 桥电路中的4 个 P 场效应管可以分别采用 N 沟道型和 P 沟道型， N 沟道用于下桥臂。 下面分析 沟道用于上桥臂， 功率场效应管的开关过程。
U gs = U T （ 场效应管的导通电压 ） 时， 场效应管开 始导通
［2 ］
， 由此可以得出： t d（ on） = τln［ U g1 / （ U g1 － U T） ］ （1）
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。
直流无刷电机驱动电路设计
直流无刷电机驱动电路设计提纲：一、直流无刷电机驱动电路的基础原理及设计要点分析二、直流无刷电机驱动电路的设计方法及其优缺点探讨三、直流无刷电机驱动电路中的功率因素控制技术研究四、直流无刷电机驱动电路的实际应用案例分析五、直流无刷电机驱动电路的未来发展方向预测一、直流无刷电机驱动电路的基础原理及设计要点分析直流无刷电机驱动电路的主要原理基于于磁场相互作用的电动力学基本规律，即当电流经过线圈时，可激发磁场，从而推动马达的转动。
基本的驱动电路由电源、电机控制器和无刷直流电动机组成。
在电机控制器中，通常采用功率半导体器件（IGBT、MOSFET等）作为开关元件，通过PWM、SPWM 等调制方式将电机的速度、扭矩控制在合理的范围内，从而实现直流无刷电动机的转速调控。
在电路设计中，应优先考虑功率半导体元件的选择、功率因素的控制、电流保护等方面。
二、直流无刷电机驱动电路的设计方法及其优缺点探讨直流无刷电机驱动电路的设计根据不同的应用场景和工作特点采用不同的控制方法。
目前常见的方法包括四种：1. 电压调制（V/F）控制方法：调节电机控制器输出的交流电压和频率，来控制电机的转速和扭矩。
2. 电流控制方法：通过控制电机控制器中的感应电流、换向电流等来控制电机转速和扭矩。
3. 磁场定向控制方法：通过调节电机控制器中所激励的电流方向和大小来控制磁场的方向和大小，进而控制电机的转速和扭矩。
4. 磁场反转控制方法：通过调节电机控制器中的电流，将电机磁场相反转，从而达到正反转换和调速的目的。
不同的控制方法各具优缺点，应根据实际应用需求选择适当的控制策略。
三、直流无刷电机驱动电路中的功率因素控制技术研究在直流无刷电机驱动电路实际应用中，由于诸多因素影响，在实际运行中往往存在较大的滞后现象，导致功率因素较低，从而降低了电路效率、增加了电能消耗。
针对这一问题，可以采用计算机数值控制技术、电容电感等附加校正芯片、电流同步控制器等手段来进一步提高电路功率因素，从而进一步提高电路效率和稳定性。
大功率低压无刷直流电机驱动器制作方法
文章标题：深度解析：大功率低压无刷直流电机驱动器制作方法一、介绍大功率低压无刷直流电机驱动器是现代工业中常见的关键设备，它在各种机械设备和电动车辆中起着至关重要的作用。
在本文中，我们将深入探讨大功率低压无刷直流电机驱动器的制作方法，旨在帮助读者全面了解其原理和制作过程。
二、原理大功率低压无刷直流电机驱动器的工作原理是基于电磁学和电子技术的结合。
它主要包括电机控制器、功率器件、传感器和通信模块等组成部分。
通过对不同工作状态的控制，电机可以实现高效、平稳的运行。
在制作大功率低压无刷直流电机驱动器时，需要根据其原理合理地设计和组装各个关键部件，确保其性能和稳定性。
三、制作步骤1. 选型：根据实际需求和应用场景，选择合适的电机控制器、功率器件和传感器等关键部件。
2. 设计：基于选型结果，进行电路图和PCB板的设计，确保各部件的连接和排布合理。
3. 组装：将选好的关键部件进行组装，包括焊接、连接和固定等工序。
4. 调试：进行电路的基本功能调试和性能测试，确保电机驱动器正常工作。
5. 优化：根据测试结果对电路进行优化和调整，提高其整体性能和稳定性。
四、个人观点大功率低压无刷直流电机驱动器的制作是一个综合性的工程，需要具备扎实的电子技术和电机知识。
在实际制作过程中，需要注重细节和稳定性，确保制作出的电机驱动器能够满足实际应用需求。
随着技术的不断进步，制作方法也在不断演化和改进，需要及时关注最新的技术动态和趋势，不断提升自己的制作技能和水平。
五、总结通过本文的介绍和分析，相信读者已经对大功率低压无刷直流电机驱动器的制作方法有了更深入的了解。
制作大功率低压无刷直流电机驱动器需要综合运用电子技术、机械设计和工艺制造等多种知识，也需要具备一定的实践经验。
希望本文能够帮助读者在实际制作过程中更加游刃有余，制作出高品质、高性能的电机驱动器。
六、结语制作大功率低压无刷直流电机驱动器是一个值得深入研究和探讨的领域，希望读者在实际应用中能够深入挖掘其潜力，不断推动相关技术和产业的发展。
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的输入，产生控制信号来调整电机驱动电路的输入信号。
总结来说，直流电机驱动电路设计需要综合考虑功率电源的选择、电机的驱动器、电流反馈回路和控制电路四个方面。
通过合理的设计和调试，可以实现对直流电机的精确控制，提高系统的效率和稳定性。
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最近，随着新能源技术的发展，不断有越来越多的电机应用于工业界，尤其是大功率的直流电机，如它能够在低功耗、高效率下实现快速响应和精度高的运动控制，使之成为工业自动化领域中最重要的元件之一。
因此，大功率直流电机驱动电路的设计是工业领域中重要而又普遍的难题。
首先，我们要考虑大功率直流电机的驱动技术。
由于大功率直流电机的电流较大，易于产生损耗和热量，因此必须采用有效的驱动技术才能达到最佳的使用效果，例如可采用场效应管（FET）技术来驱动大功率的直流电机，此外，还可使用晶体管（IGBT）和可控硅（SCR）等元件来实现。
其次，针对大功率直流电机驱动电路，必须进行设计，因此对设计有一定的要求，主要有负载适应能力，控制精度，谐振特性，响应速度，散热特性以及空间占用等，其中负载适应能力要求电路能够根据负载的变化而调整电流，以确保电动机正常运转；控制精度要求驱动电路能够实现快速和精确的控制，以满足运动控制的要求；谐振特性要求设计电路具有降低谐振基波，抑制谐振次波和谐振环路反馈的功能；响应速度要求响应时间短，输出有效；散热特性要求控制电路器件尽量少，而且要有良好的散热装置，以确保元件正常工作；空间占用要求电路的尺寸越小越好，以便节省空间。
为了满足以上要求，基于场效应管（FET）技术，可以设计一种大功率直流电机驱动电路。
该电路主要由反馈环路、驱动环路、空闲环路和浪涌环路组成。
首先，在反馈环路中，采用电压反馈，以涵盖电机的大负载变化，并且可以满足不同的控制模式；其次，在驱动环路中，采用独特的半桥拓扑，以满足不同的电机控制要求；多余，采用空闲环路，能够降低拓扑电路的复杂性；最后，浪涌环路可以限制电机负载上升时功率电路出现的超负荷，以提高其稳定性和可靠性。
最后，在实际应用中，也有一些其他关键技术，例如，采用有效的滤波技术来抑制驱动电路中的干扰和电磁干扰；采用软启动电路，以减少启动过程中产生的电流激烈波动；采用热保护电路，以监视电路温度，防止热导致的损坏等等，以确保电路的可靠性和安全性。
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
【相关文献】
1.大功率直流电机驱动电路的设计 [J], 胡发焕;杨杰;邱小童
2.基于场效应管的大功率直流电机驱动电路设计 [J], 胡发焕;邱小童;蔡咸健
3.双闭环无刷直流电机驱动电路的设计与实现 [J], 宋超;王刚;栾宁
4.大功率直流电机驱动电路设计与实现分析 [J], 唐亦敏
5.具有软启动功能的大功率直流电机驱动电路设计 [J], 陶瑞
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无刷直流电动机功率驱动电路设计
无刷直流电动机功率驱动电路设计
一、概述
无刷直流电动机(BLDC)是一种特殊的直流电动机，其转子上没有刷子
起到对电压的分割作用，主要依靠逆变器来模拟驱动直流电动机的三相交
流电压和频率，从而实现电动机的驱动，相比于直流电动机，BLDC电动
机具有更高的效率、更高的扭矩，更小的体积和更高的转速，由此成为伺
服控制应用的优先考虑的电动机之一
因此，本文关注如何设计一款以BLDC为驱动的电动机功率驱动电路，以达到BLDC电动机的最佳工作效果，下面将首先介绍BLDC电动机的工作
原理，然后介绍功率驱动电路的设计，最后讨论功率驱动电路的原理和特点。
二、BLDC驱动电机工作原理
BLDC驱动电机的工作原理是，逆变器将交流电源的输入转换为正弦
波形的三相电流，经过逆变器的每个通道的低频调制和半桥可控整流组件
输出，将可控直流电压的正弦波输出给无刷直流电机，实现无刷直流电机
的控制以及调速和位置控制。
BLDC驱动电机的驱动电路能够调整电流的强度和相位，以便控制电
机的状态，如转速、加速度和位置，并能够提高电机的效率和功率。
无刷
直流电机在低速下具有较大的转矩，在高速下具有较高的功率。
直流电机驱动电路的设计
直流电机驱动电路的设计驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。
有许多问题需要慎重设计，例如，导通延时、泵升保护、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。
1.开关频率和主回路附加电感的选择力矩波动也即电流波动，由系统设计给定的力矩波动指标为ΔI/IN，对有刷直流电动机而言，通常在(5~10)%左右。
为了便于分析可认为ΔI/IN=ΔI/(Us/Rd) (1)式中Rd为电枢回路总电阻。
代入前面各种驱动控制方式的ΔI 表达式中，消去Us，可求出：对于单极性控制 Ld/Rd≥5T~2.5T(可逆或不可逆) (2)对于双极性控制Ld/Rd≥10T~5T （3）式中T为功率开关的开关周期。
对于有刷直流电动机，电磁时间常数Ld/Rd一般在10ms至几十毫秒。
若采用GTR，开关频率可取2KHz左右，T=0.5ms。
若采用IGBT，开关频率可取18KHz以上，所以上式均能满足。
若采用GTO或可控硅功率器件，由于工作频率只有100Hz左右，此时应考虑在主回路附加电抗器，且Ld="Lf"+La (4)对不可逆系统还应进一步检查临界电流，IaL=UsT/8Ld≤Ia0应小于电机空载电流，防止空载失控。
对于低惯量电机、力矩电动机，由于电磁时间常数很小（几个毫秒或更小），此时应考虑采用开关频率高的IGBT功率开关器件。
2. 功率驱动电路的选择图1 H桥开关电路(Ⅰ) & nbsp; 图2 H桥开关电路(Ⅱ) 小功率驱动电路可以采用如图1所示的H桥开关电路。
UA和UB 是互补的双极性或单极性驱动信号，TTL电平。
开关晶体管的耐压应大于1.5倍Us以上。
由于大功率PNP晶体管价格高，难实现，所以这个电路只在小功率电机驱动中使用。
当四个功率开关全用NPN晶体管时，需要解决两个上桥臂晶体管(BG1和BG3)的基极电平偏移问题。
图2中H桥开关电路利用两个晶体管实现了上桥臂晶体管的电平偏移。
一种大功率宽电压的直流电机驱动电路设计综述
一种大功率宽电压的直流电机驱动电路设计综述作者：张光彪谢茂彬来源：《科学与信息化》2019年第21期摘要设计了一种基于H桥驱动的大功率直流电机驱动电路，能够驱动12-48V宽电压输入的大功率直流电机。
该电路由逻辑控制电路，死区时间控制电路，光电隔离电路和H桥驱动电路构成，能实现直流电机的正反转动，刹车与死区时间可调等功能，同时具有抗干扰能力强，响应速度快等特点。
关键词 H桥电路；宽电压输入；光电隔离电路；死区时间可调Abstract Based on H-bridge driver， a high-power DC motor drive circuit is designed to drive high-power DC motors with 12-48V wide voltage input. The circuit is composed of a logic control circuit， a dead time control circuit， an optical isolation circuit and an H-bridge drive circuit， and can realize the functions of forward and reverse rotation of the DC motor， braking and dead time adjustable， the drive circuit also has the characteristics of strong anti-interference and fast response speed.Key word H bridge circuit； Wide voltage input； Photoelectric isolating circuit； Dead zone time adjustable引言无刷直流电机因响应速度快，工作效率高，稳定性好等特点被广泛应用在工业控制，医疗设备和航天航空等领域[1-5]。
[整理]6直流电机驱动电路的设计
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直流电机驱动电路的设计作者：时间：2007-12-10 来源:电子元器件网浏览评论推荐给好友我有问题个性化定制关键词：直流电机元件制造驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。
有许多问题需要慎重设计，例如，导通延时、泵升保护、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。
1.开关频率和主回路附加电感的选择力矩波动也即电流波动，由系统设计给定的力矩波动指标为ΔI/I N，对有刷直流电动机而言，通常在(5~10)%左右。
为了便于分析可认为ΔI/I N=ΔI/(U s/R d) (1)式中R d为电枢回路总电阻。
代入前面各种驱动控制方式的ΔI表达式中，消去U s，可求出：对于单极性控制L d/R d≥5T~2.5T(可逆或不可逆) (2) 对于双极性控制L d/R d≥10T~5T（3）式中T为功率开关的开关周期。
对于有刷直流电动机，电磁时间常数L d/R d一般在10ms至几十毫秒。
若采用GTR，开关频率可取2KHz左右，T=0.5ms。
若采用IGBT，开关频率可取18KHz以上，所以上式均能满足。
若采用GTO或可控硅功率器件，由于工作频率只有100Hz左右，此时应考虑在主回路附加电抗器，且L d=L f+L a(4)对不可逆系统还应进一步检查临界电流，I aL=U s T/8L d≤I a0应小于电机空载电流，防止空载失控。
对于低惯量电机、力矩电动机，由于电磁时间常数很小（几个毫秒或更小），此时应考虑采用开关频率高的IGBT功率开关器件。
2. 功率驱动电路的选择图1 H桥开关电路(Ⅰ) 图2 H桥开关电路(Ⅱ){{分页}}小功率驱动电路可以采用如图1所示的H桥开关电路。
U A和U B是互补的双极性或单极性驱动信号，TTL电平。
开关晶体管的耐压应大于1.5倍U s以上。
由于大功率PNP晶体管价格高，难实现，所以这个电路只在小功率电机驱动中使用。
当四个功率开关全用NPN晶体管时，需要解决两个上桥臂晶体管(BG1和BG3)的基极电平偏移问题。
(整理)大功率直流电机测试电源电路设计.
大功率直流电机测试电源电路设计中心议题：大功率直流电动机测试电源设计解决方案：主电路设计控制电路设计驱动电路设计直流电机相对交流电机有调速性能优良、调速方便、平滑、调速范围广等优点，因此仍然广泛应用于很多工业场合。
直流调速主要有以下几种方式：电枢串电阻调速、改变电枢电压调速、PWM直流调整系统、双闭环直流调速系统、数字式直流调速系统和改变励磁的恒功率调速。
直流电动机测试电源要根据直流电动机的试验要求进行调压试验、轻载试验、负载试验和过载试验，还要进行动态过程试验等。
这就要求其具有连续调压、过流功能，并要求响应速度快。
本篇文章将介绍大功率直流电动机测试电源设计。
一、主电路设计1整流电路计算整流电路选用的是三相不控整流。
这个电路的特点是简单、快速，而且输出波形能够满足逆变电路的要求。
输入整流滤波电路的主要作用是将交流电压变为直流电压；此外，还要具有一定的输出电压保持能力，既能防止来自电网的干扰进入电源，又能防止电源产生的干扰。
二极管应当按照有效值选取，如下是计算过程。
整流输出电压Ud的波形在一个周期内波动6次，且脉动波形相同，因此：(1)U2为相电压有效值，其值为220V。
Ud=2.34×220=514V (2)P0为50kW，效率η取0.8，所以P0=Ud×Id×0.8，Id=P0/Ud×0.8=122A。
流过整流二极管电流的有效值为：(3)而每只整流二极管承受的最大反压为：(4)考虑到电网电压的波动-10%～+10%，二极管最小参数应取：IA(VT)=I(VT)×1.1=78A；UFM=URM×1.1=593V，所以，二极管额定参数为：200A、1200V。
因此选择的二极管型号为ZP200-ZL20螺栓型普通整流二极管。
图1 主电路图2 滤波电容计算电源中工频滤波器接在工频整流与逆变电路之间，既能将脉动电流变为平滑的直流，还能抑制高频干扰，尤其是变换中产生的高频干扰。
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较大功率直流电机驱动电路的设计方法文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-1 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。
2.1 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 管属于驱动型器件，对于NMOS 来说，只要栅极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， IR2103 内部集成升压电路，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 内部集成死区升成器，可以在每次状态转换时插入"死区", 同时可以保证上、下两管的状态相反。
IR2103 和NMOS 组成的H 桥半桥电路如下图6 所示：图6 IR2103 和NMOS 管构成的H 桥半桥电路由IR2103 的应用手册中得知自举电容选择取决于以下几个因素：1. 要求增强 MGT的门电压， 2. 用于高端驱动电路的 IQBS –静态电流， 3. 电平转换器的内部电流， 4. MGT-栅-源正向漏电流， 5. 自举电容漏电流。
其中因素 5 仅与自举电容是电解电容时有关，如果采用其他类型的电容，则可以忽略。
最小自举电容值可以通过以下公式(1)计算得到：其中： Qg = 高端 FET 的门电荷， f = 工作， ICbs (leak) =自举电容漏电流，Iqbs (max) = 最大 VBS 静态电流，VCC = 逻辑电路部分的电压源， Vf = 自举二极管的正向压降， VLS = 低端 FET 或者负载上的压降， VMin = VB 与VS 之间的最小电压，Qls = 每个周期的电平转换所需要的电荷(对于 500V/600V MGD 来说，通常为 5nC, 而1200 V MGD 为 20 nC。
图中D1 为自举二极管， C4 为自举电容。
并不是电容的值越大就越好，电容的取值和IR2103 的工作密切相关，电容取值越大工作越低。
电容的漏电流对系统的性能有很大影响。
自举二极管要承受系统所有的电压，自举二极管的前向压降也影响着自举电容的选择，同时自举二极管的开关速度也直接影响系统的工作，一般选用超快恢复二极管。
由示波器获得自举电路升压波形如下图7 所示：图7 自举电路升压波形图中B部分为自举升压后VB端的电压，图中A部分是由于在上管关断的过程中，由于下管中的寄生二极管，会产后续流，使VS 端产生负电压，从而使电容过充。
要削弱电容的过充可采用0.47uF 以上的自举电容，同时可以在地与VS 端加入续流二极管。
如下图所示：图8 在IR2103 中加入续流二极管电路。
图中D2即为续流二极管，续流二极管采用普通二极管即可，但VS电压恢复越快，自举电容过充现象越不明显，本系统采用1N4148 作为续流二极管。
由于和栅极之间的引线、地回路的引线等所产生的电感，以及IC 和FET 内部的寄生电感，在开启时会在栅极出现振铃，一方面增加的开关损耗，同时EMC 方面不好控制。
在的栅极和驱动IC 的输出之间串联一个电阻(如图9 中B 所示)。
这个电阻称为"栅极电阻", 其作用是调节的开关速度，减少栅极出现的振铃现象，减小EMI, 也可以对栅极电容充放电起限流作用。
该电阻的引入减慢了MOS 管的开关速度，但却能减少EMI, 使栅极稳定。
图9 消除振铃电路。
MOS 管的关断时间要比开启时间慢(开启充电，关断放电)，因此就要改变MOS 管的关断速度，可以在栅极电阻上反向并联一个二极管(如图9 中A 所示)，当MOS 管关断时，二极管导通，将栅极电阻短路从而减少放电时间。
由于VS 端可能出现负电压，在VS 端串入一个合适的电阻，可以在产生负电压时起到限流作用，针对负载电机为感性器件，在H 桥的输出端并一个小电容，并在局部供电部分加一个去藕电容十分必要。
其电路如下图所示：图10 限流去耦电路。
图中C7 为局部去藕电容，可以取100uF, C6 为输出电容，根据负载取值。
由于采用电容式自举电路，电容在工作的过程中会自行放电，所以PWM波的占空比接近100%但不能达到100%. 但这不影响电机的正常工作，因为电机本身固有的特性，电机有一个较小的饱和区，即或占空比增大，其转速也不会有明显的变化。