在學(xué)習(xí)電機驅(qū)動電路設(shè)計時,我們需要考慮哪些主要的因素,才能做好一款電機驅(qū)動?
針對不同電機,我們就應(yīng)該選擇與其對應(yīng)的驅(qū)動;簡單來說,就是功率大的電機應(yīng)該選擇內(nèi)阻小、電流容許大的驅(qū)動,而功率小的電機,可以選用較為低功率的驅(qū)動。
一、驅(qū)動電路實現(xiàn)功能
拿到設(shè)計電機項目,首先要考慮需要實現(xiàn)哪些功能。
電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動?
對于單向的電機驅(qū)動,只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機即可,當(dāng)電機需要雙向轉(zhuǎn)動時,可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。
電機需不需要調(diào)速?
如果不需要調(diào)速,只要使用繼電器即可;但如果需要調(diào)速,可以使用三極管,場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM(脈沖寬度調(diào)制)調(diào)速。
二、其次是電機的性能
對于PWM調(diào)速的電機驅(qū)動電路,主要有以下性能指標(biāo)。
1)輸出電流和電壓范圍,它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機。
2)效率,高的效率不僅意味著節(jié)省電源,也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率,可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通(H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題,即兩個功率器件同時導(dǎo)通使電源短路)入手。
3)對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離,防止有高電壓大電流進入主控電路,這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。
4)對電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染;大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。
5)可靠性。電機驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到,無論加上何種控制信號,何種無源負(fù)載,電路都是安全的。
三、電機驅(qū)動PWM控制方式
一般來說,我們設(shè)計電機驅(qū)動較為常規(guī)的方法是采用PWM控制。主要有兩種方式:
采用集成電機驅(qū)動芯片
第一種方式,我們通過電機驅(qū)動模塊,實現(xiàn)對驅(qū)動電機兩端電壓來對電機進行制動。
采用集成芯片設(shè)計驅(qū)動的優(yōu)點:外圍電路簡單,比較容易實現(xiàn),調(diào)試容易通過率高,而且故障率低,但一般這樣的集成驅(qū)動芯片電流驅(qū)動能力有限,比較常用的如:L298P,BTS7960,BTS7971等等。
采用MOSFET和專用柵極驅(qū)動芯片
最典型的方案就是利用IR系列MOS驅(qū)動器搭建H橋電路驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)。
使用MOS驅(qū)動設(shè)計主要優(yōu)點有:驅(qū)動能力大,帶負(fù)載能力強,驅(qū)動器內(nèi)阻取決于所選用的MOS管,這樣產(chǎn)品可定制性強,產(chǎn)品成本低。同時MOS缺點也有不少,比如:外圍電路比集成的驅(qū)動器稍復(fù)雜,需要調(diào)試各種參數(shù),比如自舉電容大小的選擇,控制方式的選擇,升壓電路的參數(shù)等等,這也是導(dǎo)致此方案很多人不用的原因。
在制作電機驅(qū)動中,首先我強烈推薦用MOS橋的方法,雖然說電路稍微復(fù)雜了一些,但作為一名想深入研發(fā)的電子愛好者、開發(fā)者這應(yīng)該是理所當(dāng)然的,如果你想提高自己的話先把集成電機驅(qū)動丟掉! |