DC馬達(dá)電機(jī)控制設(shè)計(jì)及其驅(qū)動(dòng)電路的介紹

　　本文展示以C8051F3xx MCU控制各類(lèi)馬達(dá)的軟體示例。雖然這些示例相對(duì)簡(jiǎn)單，但是為各類(lèi)馬達(dá)展示了有效的解決方案。傳統(tǒng)的馬達(dá)控制系統(tǒng)通常要求額外特性且具有更高的復(fù)雜度。這些軟體示例可作為開(kāi)發(fā)更復(fù)雜馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的起點(diǎn)。

　　DC馬達(dá)控制

　　DC馬達(dá)是小功率馬達(dá)中最常見(jiàn)且最便宜的。在本文中，‘DC馬達(dá)’專(zhuān)指直流的有刷永磁馬達(dá)。

　　DC馬達(dá)的特性使得它成為變速系統(tǒng)中最易用的馬達(dá)。DC馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩-速度特性如圖1所示。DC馬達(dá)的非負(fù)載速度與馬達(dá)電源電壓成線性關(guān)係。驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩負(fù)載、線性負(fù)載或指數(shù)負(fù)載的DC馬達(dá)電壓-速度特性也是連續(xù)、正斜率且可預(yù)測(cè)的。因此，在大多數(shù)情況下使用開(kāi)環(huán)控制是可行的。

　　簡(jiǎn)單地改變通過(guò)馬達(dá)的電壓，就能控制馬達(dá)的速度。PWM能夠用于改變馬達(dá)供電電壓。載入于馬達(dá)的平均電壓與PWM工作週期成正比。

　　圖1：DC馬達(dá)的特性

　　在使用F3xx MCU提供簡(jiǎn)單DC馬達(dá)速度控制的簡(jiǎn)單示例中，使用ADC讀取電位器的位置資訊，并且以PCA 8位元PWM模式輸出對(duì)應(yīng)的PWM訊號(hào)。硬體設(shè)置如圖2所示。

　　單個(gè)N通道功率MOSFET Q1用于驅(qū)動(dòng)DC馬達(dá)。功率MOSFET應(yīng)根據(jù)特定的馬達(dá)電壓和電流需求進(jìn)行選擇。飛輪二極體D1跨連至DC馬達(dá)。當(dāng)MOSFET關(guān)閉時(shí)，電流通過(guò)馬達(dá)自感繼續(xù)流動(dòng)。MOSFET漏極電壓將上升到超過(guò)馬達(dá)電源電壓的一個(gè)二極體壓降。然后，電流通過(guò)飛輪二極體繼續(xù)流動(dòng)。

　　大多數(shù)低壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路利用蕭特基功率整流器實(shí)現(xiàn)飛輪二極體。蕭特基整流器具有較低的正向電壓和極短的反向恢復(fù)時(shí)間。二者在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中都是非常重要的參數(shù)因子。

　　圖2：DC馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路