直流电机的正反转控制比较通用的做法是通过H桥电路来驱动实现,所谓H桥电路是由四个晶体管/场效应管构成的电路,构成两个桥臂,在同一时刻上下桥臂不同时导通,控制两个桥臂对角的管子导通实现电机的正反转。可以通过分立元器件搭电路实现也可以使用专用的电机驱动IC来实现,下面分情况介绍。
下图设计了一个H桥驱动电路,使用三极管实现的,具有两个输入端:PWM1和PWM2,电机正反转时的逻辑如下:
电机正转控制:PWM1为低电平;PWM2为高电平,这时Q13和Q16导通,Q14和Q15截止,电流的方向为:VCC→Q13→电机→Q16→GND,实现了电机的正转控制。
电机翻转控制:PWM1为高电平;PWM2为低电平,这时Q14和Q15导通,Q13和Q16截止,电流的方向为:VCC→Q14→电机→Q15→GND,实现了电机的反转控制。
通过分立元器件搭建电路电路的逻辑比较清晰,但是所使用的元器件比较多,而且在编程时要尤其注意死区时间的控制,对于初学者而言可能会出现频繁烧管子的情况。
电机在各行各业应用广泛,如儿童玩具、自动阀门、电磁门锁等,所以各大半导体公司都有电机专用的驱动IC,以RZ7899为例,这是一款直流双向电机驱动电路,它有两个输入接口用来控制电机前进、 后退及制动。其工作电压的范围为3.0V~25V,具有紧急停止功能、过热保护功能、短路保护功能等,封装为SOP8,体积小,占用较小的PCB空间。利用RZ7899所设计的驱动电路如下图所示。
电机正转控制:A1为高电平,A2为低电平,FO输出高电平,BO输出低电平,电机正转。
电机反转控制:A1为低电平,A2为高电平,FO输出低电平,BO输出高电平,电机反转。
电机停转控制:A1为低电平,A2为低电平,FO输出高阻状态,BO输出高阻状态,电机自由停止;
电机紧急制动:A1为高电平,A2为高电平,FO输出高电平,BO输出高电平,电机紧急制动停止。
由以上逻辑可知,电机专用驱动IC具有外设元器件少、逻辑简单等优点,使用非常方便。
3 两种方案优缺点比较
使用分立元器件搭建的电路其逻辑比较清晰,电路工作原理一目了然,但是其缺点多于优点,缺点有:元器件比较多占用PCB空间、死区不容易控制。
而使用专用的驱动IC可以大大减少分立元器件的数量,减少PCB空间的占用,专用IC具有死区控制,可以保证管子的安全运行,并且专用IC的性价比较高。
综上所述,使用专用IC可以非常方便的实现直流电机的正反转控制,建议优先使用专用IC。
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