三种微型电机驱动电路分析

　　用于3V供电的微型直流电机的驱动，这种电机有两根引线，更换两根引线的极性，电机换向。该驱动电路要求能进行正反转和停止控制。

　　如下图所示，这电路是作者最初设计的电路，P1.3、P2.2和P2.4分别是51单片机的IO引脚。设计的工作原理是：当P1.3高电平、 P2.2和P2.4都为低电平时，电机正转。此时，Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电流注向为＋5VàR1àQ1àMàQ4；当P1.3低电平、 P2.2和P2.4都为高电平时，电机反转。此时，Q2和Q3导通，Q1和Q4截止。P2.2为高电平同时P2.4为低电平时，电路全不通，电机停止。

　　图中电阻：R1＝20Ω，R2＝R3＝R4＝510Ω

　　但实际实验情况去出人意料，即电机正向和反向都不转。经测量，当P1.3高电平，P2.2和P2.4都为低电平时，Q4导通，但Q1不导通，P1.3的电平只有0.67V左右，这样Q1无法导通。

　　经分析原因如下：51的P1、P2、P3各引脚都是内部经电阻上拉，对地接MOSFET管，所谓高电平，是MOSFET截止，引脚上拉电阻拉为高电平。若此内部上拉电阻很大，比如20K，则当上图电路接上后，则流过Q1的b极的电流最大为（5-0.7）/20mA=0.22mA，难以动Q1导通。所以此电路不通。

　　总结：51单片机的引脚上拉能力弱，不足以驱动三极管导通。

　　如下图所示：这个电路中四个三极管都采用PNP型，这样，导通的驱动是控制引脚输出低电平，而51的低电平时，是通过MOSFET接地，所以下拉能力极强。

　　但此电路的Q1和Q3需要分别控制，所需控制引脚较多。如果要用一个IO脚控制则可以加一个反相器。

　　但此电路的Q1和Q3需要分别控制，所需控制引脚较多。如果要用一个IO脚控制则可以加一个反相器。如图3所示。图中标有各点实测电压值。

　　在电路二中，由于Q2和Q4的发射极高出基极一个0.7V，而基极最低为0V，实际由于CPU引脚内部有MOSFET管压降，所以Q2和Q4的发射极不会低于1V，这样使M两端的有效电压范围减小。

　　要解决这一问题，则Q2和Q4需换成NPN管。但NPN管的驱动如电路一所示，只靠CPU引脚的上拉是不行了，所以需要另加上拉电阻，如下图所示。

　　上图中，与电路一不同的是两只NPN管移到了下方，PNP在上方，这样，Q1和Q3的集电极的电位最低可达到一个管压降（0.3V）。这样增加了M的压降范围。

　　但为了保证对NPN管的足够的驱动，P1.3和P2.2必须加上拉电阻，如图所示。图中，R2、R5、R6都不可少。所以这种电路的元件用量比较大。

　　还有，R5应该比R6大几倍，比如10倍，这样，当Q1导通时，P1.3处的电压可以分得较大，不致于使Q2导通。如果R5太小或为0，则当Q1导通时，由于P1.3处的压降只有0.7V左右，将使Q2也导通。

　　经过试验，R2、R6、R3、R4可取510Ω，R5取5.1kΩ。这种值下各处的电压如下（R1为20欧）：

　　U1：4.04U2：2.99U3：3.87U4：4.00U5：0.06U7：0.79