雙向調速直流電機驅動電路詳解
發布時間:2013-02-25 責任編輯:hedyxing
【導讀】輸出電流和電壓範圍,效率,對控製輸入端的影響,對電源的影響以及可靠性都是PWM調速的直流電機驅動電路要考慮的主要性能指標。本文將圖文講解一種可調速的雙向直流電機驅動電路。
對於PWM調速的直流電機驅動電路,主要考慮以下性能指標:
1、輸出電流和電壓範圍。它決定著電路能驅動多大功率的電機;
2、xiaolv。gaodexiaolvbujinyiweizhejieshengdianyuan,yehuijianshaoqudongdianludefare。yaotigaodianludexiaolv,keyicongbaozhenggonglvqijiandekaiguangongzuozhuangtaihefangzhigongtaidaotong(H橋電路可能出現的一個問題,即兩個功率器件同時導通使電源短路)入手;
3、對dui控kong製zhi輸shu入ru端duan的de影ying響xiang。功gong率lv電dian路lu對dui其qi輸shu入ru端duan應ying有you良liang好hao的de信xin號hao隔ge離li,防fang止zhi有you高gao電dian壓ya大da電dian流liu進jin入ru主zhu控kong電dian路lu,這zhe可ke以yi用yong高gao的de輸shu入ru阻zu抗kang或huo者zhe光guang電dian耦ou合he器qi實shi現xian隔ge離li;
4、對電源的影響。共態導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源汙染,大電流可能導致地線電位浮動;
5、可靠性。電機驅動電路應該盡可能做到:無論加上何種控製信號,何種無源負載,電路都是安全的。
筆者經過長期實驗,得到一種可調速的雙向直流電機驅動電路,電路如附圖所示。

圖1 可調速的雙向直流電機驅動電路
輸入與電平轉換部分
輸入信號線由Port引入,Port1腳是電機方向信號輸入端,Port2腳是PWM信號輸入端,Port3腳是地線。注意Port3腳對地連接了一個2kΩdedianzu。dangqudongbanyudanpianjifenbiegongdianshi,zhegedianzukeyitigongxinhaodianliuhuiliudetonglu。dangqudongbanyudanpianjigongyongyizudianyuanshi,zhegedianzukeyifangzhidadianliuyanzhelianxianliurudanpianjizhubandedixianzaochengganrao。huozheshuo,xiangdangyubaqudongbandedixianyudanpianjidedixiangekai,shixian“一點接地”。電容C1防止電機突然啟動造成電壓的突降。
與非門U1A實現PWM信號與電機方向信號的調製,轉換成接近功率電源電壓幅度的方波信號。
三極管驅動部分
三極管和電阻、二極管組成的電路驅動,實現對直流電機可調速正反轉驅動。四個二極管起保護三極管的作用,防止感性元件(電機)產生的負感應電動勢對三極管的衝擊。
當74LS00輸出端為低電平時,Q2、Q4截止,Q1、Q3導通,輸出為高電平。當74LS00輸出端為高電平時,Q2、Q4導通,Q1、Q3截止,輸出為低電平。
性能指標
電源電壓15—30v,最大持續輸出電流500mA/每個電機,短時間(10秒)可以達到700mA,PWM頻率最高可以用到30kHz(一般用1—10kHz)。
布線
大電流線路要盡量的短粗,並且盡量避免經過過孔,一定要經過過孔的話要把過孔做大一些(>1mm),並且在焊盤上做一圈小的過孔,在焊接時用焊錫填滿,否則可能會燒斷。另外,如果使用了穩壓管,三極管射極、集電極對電源和地的導線要盡可能的短粗,否則在大電流時,這段導線上的壓降可能會經過二極管和導通的三極管將其燒毀。
PWM調速的實現
產生PWM信號可以由定時器來完成,但是由於51內(nei)部(bu)隻(zhi)提(ti)供(gong)了(le)兩(liang)個(ge)定(ding)時(shi)器(qi),因(yin)此(ci),如(ru)果(guo)要(yao)向(xiang)三(san)個(ge)或(huo)更(geng)多(duo)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)輸(shu)出(chu)不(bu)同(tong)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)信(xin)號(hao),要(yao)反(fan)複(fu)設(she)置(zhi)定(ding)時(shi)器(qi),實(shi)現(xian)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za),我(wo)們(men)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)更(geng)多(duo)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)提(ti)供(gong)不(bu)同(tong)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao),而(er)且(qie)隻(zhi)占(zhan)用(yong)一(yi)個(ge)定(ding)時(shi)器(qi)資(zi)源(yuan)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)簡(jian)單(dan)表(biao)述(shu)如(ru)下(xia):
在內存的某段空間內存放各個直流電機所需的輸入信號占空比信息,如果占空比為1則保存0FFH(11111111B);占空比為0.5則保存0F0H(11110000B)或任何二進製數中包括4個0和4個1。即占空比=1的個數/8。
具體選取什麼樣的二進製數要看輸出頻率的要求。若要對此直流電機輸出PWM信號。隻要每個時間片移位一次取出其中固定的一位(可以用位尋址或進位標誌C實現)送(song)到(dao)電(dian)機(ji)端(duan)口(kou)上(shang)即(ji)可(ke)。另(ling)外(wai),移(yi)位(wei)算(suan)法(fa)是(shi)一(yi)種(zhong)對(dui)以(yi)前(qian)結(jie)果(guo)依(yi)賴(lai)的(de)算(suan)法(fa),所(suo)以(yi)最(zui)好(hao)定(ding)期(qi)檢(jian)查(zha)或(huo)重(zhong)置(zhi)被(bei)移(yi)位(wei)的(de)數(shu),防(fang)止(zhi)移(yi)錯(cuo)導(dao)致(zhi)一(yi)直(zhi)錯(cuo)下(xia)去(qu)。
這種算法的優點是獨立進程,可以實現對多個電機的控製,缺點是占用資源較大,PWM頻率較低。
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