電機(jī)驅(qū)動(dòng)硬件電路分析

1、簡(jiǎn)介

電機(jī)：俗稱“馬達(dá)”，為英語(yǔ)motor的音譯，即為電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)。工作原理為通過(guò)通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的小齒輪帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)。

電機(jī)的種類(lèi)也有很多，包括直流有刷電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的參數(shù)也有很多，感興趣的朋友可以自己在網(wǎng)上搜一下，這里就不贅述。

本文主要對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的硬件電路進(jìn)行分析。通過(guò)電路的設(shè)計(jì)，我們可以控制電機(jī)的啟轉(zhuǎn)動(dòng)與停止。

2、基本工作原理

當(dāng)我們對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向沒(méi)有要求時(shí)，即：電機(jī)不需要正反轉(zhuǎn)（單向旋轉(zhuǎn)），簡(jiǎn)單一個(gè)三極管（或MOS管）就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)單向控速。

當(dāng)我們對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有要求時(shí)，即：電機(jī)需要正反轉(zhuǎn)（雙向旋轉(zhuǎn)），就需要四個(gè)三極管（或MOS管）來(lái)進(jìn)行控制，如下圖，其形狀類(lèi)似于字母“H”，所以也叫H橋，四個(gè)三極管所在的位置也叫“橋臂”。

簡(jiǎn)述工作原理

當(dāng)Q1、Q4閉合，Q2、Q3斷開(kāi)，電流路徑為①：VCC→Q1→M→Q4→GND，此時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，設(shè)該旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较颉?/p>

當(dāng)Q2、Q3閉合，Q1、Q4斷開(kāi)，電流路徑為②：VCC→Q3→M→Q2→GND，此時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，設(shè)該旋轉(zhuǎn)方向?yàn)榉捶较颉?/p>

當(dāng)Q1、Q2閉合或Q3、Q4閉合時(shí)，電源直接對(duì)地短路，管子將會(huì)炸裂，這種情況一定要避免，所以一定要預(yù)留足夠的死區(qū)時(shí)間。

要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，我們需要控制4個(gè)開(kāi)關(guān)管，那怎么驅(qū)動(dòng)這四個(gè)開(kāi)關(guān)管呢？

可用半橋驅(qū)動(dòng)芯片IR2104S，推薦電路如下圖，它可以用來(lái)控制H橋一側(cè)的管子：

由于H橋有四個(gè)開(kāi)關(guān)管，所以需要用兩片IR2104S，就可以完成H橋控制電路的設(shè)計(jì)，參考電路如下圖。

查看內(nèi)部框圖，該芯片內(nèi)部設(shè)置了死區(qū)時(shí)間，所以同一橋臂的上下管不會(huì)直接導(dǎo)通。

用芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)然穩(wěn)定可靠，但是價(jià)格偏貴，一顆芯片4元，兩顆需要8元。

為了降本，我們可以用分立元器件來(lái)搭建一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)電路，成本不到芯片的一半。芯片方案咱們就一筆帶過(guò)，分立元器件電路才是本文講解的重點(diǎn)。

審核編輯：湯梓紅