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。
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。
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。
三、无刷直流电机驱动电路的关键技术1. 电子换向技术无刷直流电机的运转需要按照一定的相序来进行，电子换向技术是实现相序控制的关键。
它通过控制功率电子器件的工作来改变电流的方向和大小，从而实现电机的正常运转。
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。
无刷直流电机的驱动电路
无刷直流电机的驱动电路一、无刷直流电机简介无刷直流电机是一种通过电子方式实现电机转子磁场与定子磁场的同步旋转，无需刷子与换向器来调整磁场方向的电机。
它具有高效率、高转矩密度、长寿命等优点，被广泛应用于工业、航空航天、交通工具等领域。
二、无刷直流电机的基本原理无刷直流电机的驱动主要是通过电子器件来控制电机的磁场和转子的位置。
基本原理如下： 1. 无刷直流电机的转子上安装有磁体，称为永磁体，用来产生转子磁场。
2. 定子上绕有若干个线圈，通过电流激励产生定子磁场。
3. 当定子磁场与转子磁场交叉时，产生转矩，使电机转动。
三、无刷直流电机的驱动电路设计要求设计无刷直流电机的驱动电路时，需要满足以下要求： 1. 高效率：电路应尽可能减少能量的损耗，以提高电机的效率。
2. 稳定性：电路应具有良好的稳定性，能够在各种工作条件下保持电机的正常运行。
3. 可调性：电路应具备可调节转速和转向的功能，以满足不同应用场景的需求。
4. 保护功能：电路应具备过流、过温等保护功能，以确保电机和电路的安全运行。
四、无刷直流电机的驱动电路设计方案4.1 无刷直流电机驱动电路的基本组成无刷直流电机的驱动电路通常由以下几部分组成： 1. 电源模块：提供电机驱动所需的电压和电流。
2. 电流检测模块：用于检测电机驱动电路中的电流情况，保护电机和电路的安全。
3. 电压转换模块：用于将电源提供的电压转换为电机所需的工作电压。
4. 逻辑控制模块：根据输入信号控制电机的转速和转向。
5. 保护模块：监测电机驱动电路的工作状态，当出现异常情况时进行相应的保护。
4.2 无刷直流电机驱动电路的工作原理无刷直流电机的驱动电路工作原理如下： 1. 逻辑控制模块接收输入信号，根据信号产生驱动电流的时序。
2. 驱动电流经过电流检测模块后，进入电机的定子线圈。
3. 电机定子线圈中的电流产生定子磁场，与转子磁场交叉产生转矩。
4. 电压转换模块将电源提供的电压转换为电机所需的工作电压。
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。
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。
2.系统硬件设计按照系统结构图可将电路分为调节电路部分、驱动电路部分、驱动检测及刹车部分，下面将详述各部分电路的设计原理。
基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计
基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计直流无刷驱动电路是当今颇受关注的领域，它在工业控制、汽车电子等诸多领域发挥着重要的作用。
本文将介绍一种基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计，通过该设计可以实现高效、可靠的直流无刷电机驱动。
一、引言直流无刷电机作为一种高效、低噪音的电机类型，被广泛应用于工业生产和日常生活。
然而，为了实现对直流无刷电机的精确控制，需要设计一种特殊的驱动电路。
基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计是一种成熟且广泛应用的驱动方案。
二、STC8H单片机的特点STC8H单片机是一种高性能、低功耗的单片机，它采用先进的CMOS工艺，具有快速的处理速度和强大的功能扩展性。
在直流无刷电机驱动中，STC8H单片机可以实现对电机相序的精确控制，从而实现对电机旋转方向和速度的调节。
三、直流无刷电机的驱动原理直流无刷电机驱动电路主要由功率驱动电路和控制电路组成。
功率驱动电路负责将外界电源提供的电能转换为电机的机械能，而控制电路则负责控制电机的相序和转速。
四、基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计1. 硬件设计基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路主要包括功率MOS管、滤波电容、电机驱动芯片等。
其中，功率MOS管负责将电源电能转换为电机的机械能，滤波电容用于平滑电路中的电流波动，电机驱动芯片则实现了对驱动电路的精确控制。
2. 软件设计在STC8H单片机上，通过编写嵌入式C程序实现对直流无刷电机的控制。
程序中主要包括以下几个方面的设计：电机相序控制、调速控制、保护措施等。
通过对这些功能的设计和实现，可以实现对无刷直流电机的精确控制和保护。
五、实验结果与分析通过对基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路进行实验，验证了该设计的可行性和有效性。
实验结果显示，在调速和相序控制方面，该驱动电路能够稳定工作，并且具有良好的控制精度。
六、结论基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计具有高效、可靠、稳定的特点。
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。
h桥直流电机驱动控制电路设计
h桥直流电机驱动控制电路设计一、H桥电路，简单又强大说到H桥电路，很多人可能第一反应是：“这是啥？看起来好复杂！”其实不然，H 桥就像是一种“开关控制”的魔法，让我们能够轻松控制直流电机的转动方向，快慢不等。
别看它名字里有个“桥”，其实它并不像建房子那样要搭大梁，而是四个开关通过一种巧妙的方式，把电流的流向控制得妥妥的。
想象一下，你在开车时通过方向盘控制车辆的行进方向，H桥就相当于电机的方向盘。
你通过改变开关的开闭，电机就能朝不同的方向转动，方便得很！这些开关通常是MOSFET（场效应晶体管），像开关一样把电路通断了，就能调整电流的方向。
简单来说，H桥就是由四个电子开关组成的“桥”，其中两个开关控制电流的正向流动，另外两个开关控制反向流动。
调皮的电流在这座“桥”上游走，转动电机的你还可以调节速度。
电机转得快慢，简直就跟你开车踩油门一样，想快就快，想慢就慢。
二、H桥控制的魅力讲清楚H桥的基本原理后，你肯定会想：“这么牛逼的东西，到底能做些什么？”嘿这可是关键！H桥的魅力不仅仅在于控制电流方向，最厉害的地方还在于它能让电机实现反转！大家可以想象一下，假如你在玩遥控车，突然发现车子跑反了，你一愣，赶紧调个按钮，车子就重新跑正了。
H桥的工作原理就跟这个遥控器一样，调节开关就能让电机的转动方向随心所欲地变化。
只要合理控制开关的开关时机，正反转不在话下。
是的，H桥不仅能让电机前进，还能让电机后退，就像开车时把挡位从前进挡切换到倒车挡一样，一气呵成。
而且啊，H桥控制电路的一个牛逼之处就是，它能实现对电机的精确控制。
你想让电机慢慢加速，还是瞬间加速，甚至是细微的调整转速，H桥都能轻松搞定。
想让电机运行得稳定又平稳？那简直就是小菜一碟。
说到这里，可能有人会觉得：“这是不是太神奇了？”其实也没有那么难，只要学会如何通过PWM（脉宽调制）调节开关的开关频率，你就能精准地控制电机转速了。
每个开关都控制着电流的通过时间，调节时间长短，就能实现电机的快慢控制。
一种国产无刷直流电机驱动电路的设计
一种国产无刷直流电机驱动电路的设计一、国产无刷直流电机驱动电路的基本原理说到电机，你一定会想起那些大大小小的电动工具、玩具车，甚至是家里的吸尘器吧。
今天我们要聊的，正是这些背后不显山不露水的“幕后英雄”——无刷直流电机。
你可能觉得它挺简单，但实际上它的工作原理可是经过了不少聪明脑袋的打磨。
无刷直流电机，顾名思义，就是没有刷子，简单明了。
传统的直流电机靠的是碳刷与换向器配合工作，而无刷电机则巧妙地通过电子换向，免去了碳刷的烦恼。
刷子磨损了，容易产生电火花，影响寿命和稳定性。
可这无刷的就不同了，少了这一步，运行更平稳，效率也更高。
说白了，电机的“心脏”没了“抖动”，自然运行得更加顺畅了。
如何控制这玩意儿呢？这就是我们今天要讨论的重点——电机驱动电路。
电机本身的工作原理就像是心脏在跳动，而驱动电路就是它的“大脑”，负责给电机指令。
比如说，电流多大，转速多少，反转不反转，这些都得靠驱动电路来操控。
没错，电机离开了电路，就像人没有大脑，啥都干不了。
二、驱动电路的组成和工作原理说到电路，这可得讲清楚了，不然你还真搞不懂它到底怎么工作的。
一个完整的驱动电路一般由几部分组成：电源、控制器、功率放大器和传感器。
嗯，这些听起来很“高大上”，其实就是几种基础的元件搭配在一起，负责让电机“听话”地转起来。
首先是电源。
电源就像是电机的“粮仓”，没有它，电机就没东西可吃，转不起来。
电池、直流电源都可以当电源，用来给电机提供需要的电压和电流。
接着是控制器。
它负责根据外部输入的信号，分析需要什么样的输出，进而控制功率放大器的开关。
好比一个聪明的指挥官，接到任务后迅速做出决策，指挥下属开始行动。
功率放大器的作用就是将控制器的低功率信号放大，变成电机能够使用的大功率信号。
可以想象成，控制器是个小小的指挥官，发出的信号很微弱，但功率放大器就像是个超级增音器，把信号放大到电机能听懂的程度。
最后是传感器，它的任务是实时监测电机的转速、位置、温度等数据，确保电机运行在安全和高效的状态。
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。
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。
直流电动机设计方案
直流电动机设计方案第1章前沿1.1 课题研究的背景及意义直流电动机以其良好的起动、制动性能，较宽围平滑调速的优点，在许多调速要求较高、要求快速正反向、以蓄电池为电源的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
近年来，虽然高性能交流调速技术得到了很快的发展，在某些领域交流调速系统已逐步取代直流调速系统。
然而直流调速系统系统不仅在理论上和实践上都比较成熟，目前还在应用，比如轧钢机、电气机车等都还有用直流电机；而且从控制规律的角度来看，交流拖动控制系统的控制方式是建立在直流拖动控制系统的基础之上的，从某种意义上说有相似的地方。
因此，掌握和了解直流拖动控制系统的控制规律和方法是非常必要的。
从生产机械的要求的角度看，电力拖动控制系统分为调速系统、伺服系统、多电动机同步控制系统、力控制系统等多种类型。
而各种系统大多都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是电力拖动控制系统最基本的系统[1]。
从直流电机在国民生产生活中所占位置的角度来看，直流电机目前依旧应用于工业生产中，并广泛应用于人们的生活中。
因此直流电机的控制技术的发展很大程度上影响着国民经济的增长，影响着人们的生产生活水平，因此，对直流电机调速系统的研究还是很有必要的。
1.2 课题发展历程及趋势在很长的一段时间里直流电动机作为最主要的电力拖动工具，其应用已经渗透到人们的工作、学习、生活的各个方面。
早期电动机调速控制器主要由模拟器件构成，由于模拟器件存在的固有缺点，比如存在温漂，零漂电压等，使系统控制精度和可靠性降低。
后来，随着可编程控制器比如AT89C51，PLC等和IGBT、GTR等电力电子开关器件，传感器技术等的发展使得直流电机调速系统进入了数字控制的阶段，这使得直流电机调速系统的发展突飞猛进，从而出现了各种控制算法，比如比较经典的PID调节算法和后来的模糊控制算法等，这些领域的发展使得直流电机调速的精度和可靠性能大大提高，它取代了常规的模拟检测、显示等单元，基本上实现了智能化，使被控对象的动态过程按照规定的方式运行，已经能够满足绝大部分的工作要求，这使得以微控制器为核心的控制系统成为工业生产中控制系统的主流。
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
【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
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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。
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， 于25D60-24A 的直流电机驱动电路。
该电路驱动功率大，用前景。
2 H 桥功率驱动电路的设计无制动能力， 也不能反向驱动，电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 可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运控制。
而电机速度的 控制主要有三种,调节电枢 电压、减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(P ulse Width Modulation)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。
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 虫压，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，电机沿一基于此，本文详细分析和探讨有针对性设计和实现了一款基 抗干扰能力强，具有广泛的应在直流电机中，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, 机只能单方向旋转， 补对称式驱动电路使用最为广泛。
行，有效实现电机的正、反转 弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。
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。
T1MOTOROLf Y 丫丫匕图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。
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如果，IB* 3 >=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/ 3,三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，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。
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。
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。
Q1和Q4导通，电机沿一个方向旋转，Q2 本系统中， 电机的工作电压为 24V,即电源电压为 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 4 PMOS 和 NMOS管构成的H 桥和Q3导通电机沿另一个方向旋转。
在24V,则要控制H 桥的上管(PMOS)导通:A ：:图5 NMOS 管构成的H 桥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， 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。
须处理好A 点（也就是上管的S 极）"悬浮”的问题。
浮地".要使上管NMOS 打开， 必须使上管的 G 需要采用升压电路。
H 桥控制器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 桥垄本系统中采用IR2103作为NMOS 控制器，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，可以时，A 先打开 要打开由NMOS 构成的H 桥的上管，必 由于NMOS 的S 极一般接地， 被称为" 极相对于浮地有10-15V 的电压差， 这就在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， 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 H 桥同臂的上管和下相当于从电源到地短MOS 的发热。
在功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 。
■ / I 1 - S-I -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:-IN :!ti DCM甩a4& :.LI —T 辭！ 7 -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， 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：C>打虹仗1呵O + '「亦(曲—7 — r —厂 1? K其中：Qg =高端FET 的门电荷，f =工作频率,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 VMGD 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， 和IR2103的工作频率密切相关，电容取值越大工作 频率越低。
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，电容的取值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 频率, 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：ti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， 由使VS 端产生负电压， 从而使电容过充。
要削弱 同时可以在地与 VS 端加入续流二极管。
如下图所图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。
由于驱动器和MOSFET栅极之间的引线、地回路的引线等所产生的电感,FET 内部的寄生电感，在开启时会在 MOSFFT 栅极出现振铃, 一方面增加 MOSFFT 的开关损耗，同时EMC 方面不好控制。
在MOSFET 的栅极和驱动IC 的输出之间串联一个电于下管中的寄生二极管，会产后续流， 电容的过充可采用 以上的自举电容, 示:U215VVCC Hm LIN COMVB ? * HO 养 吋 LO 上r以及IC 和A11阻（如图9中B所示）。
这个电阻称为"栅极电阻",其作用是调节MOSFET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。
3 44-純图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。
所示：图10限流去耦电路。
其电路如下图图中C7为局部去藕电容，可以取lOOuF, C6为输出电容，根据负载取值。