【導讀】直流電機啟動時可能需要大電流，這會給電機驅動和電源帶來負擔。許多電機驅動 IC 中都集成了電流調節功能
，本文將討論如何利用該功能，同時以MPS的產品為例來說明如何解決大電流問題。在很多情況下，設計人員可以利用電流調節功能選用更小的電機驅動 IC。

為簡單起見，本文所有示例均采用有刷直流電機，但文中描述的過程也同樣適用於無刷直流 (BLDC) 電機係統。

直流電機基礎知識

在討論電流限與調節之前，需要先了解直流電機的運行方式。

最簡單的直流電機模型為一個電壓（稱為反電動勢
，EMF）與一個電阻的串聯（見圖 1）。反電動勢是電機產生的電壓，它與電機速度成正比；而串聯電阻就是繞組的直流電阻。

圖1: 直流電機的電氣模型

扭矩（即電機產生的旋轉力）由電流流過電機時產生。

在電機沒有機械負載時
，向電機施加電壓 (V_SRC)
，電機將旋轉並加速
，直到反電動勢 (V_BEMF)上升到與 V_SRC相同。此時，電機中沒有電流。當我們施加扭矩到電機軸時
，電機開始減速

，這導致V_BEMF降低
，同時在 V_SRC和 V_BEMF之間產生電壓差。該電壓差會生成電流 （(V_SRC - V_BEMF) / R_S)從電源流出。

注意
，這隻是一個簡化的理想近似值；現實中會存在損耗，電源也始終都會有一些電流流出。

啟動電機

當電機停止時，V_BEMF 為 0V。如圖 1 suoshi，diyicixiangdianjishijiadianyashi，dianliujinshoudianjichuanliandianzudexianzhi。gaidianzutongchangfeichangxiao
，zhehuidailaijiaodadedianliu，zhidaodianjikaishixuanzhuan。gaidianliutongchangbidianjideedinglianxudianliudahenduo。tu 2 顯示了一個小型直流電機。

圖2 ：小型直流電機

表1所列為該電機的規格。

表1: 小型直流電機規格

如表 1所示
，該電機具有1.25A 的標稱額定連續電流，其對應於允許的最大連續扭矩負載。看到這個值
，人們可能會認為，電機驅動隻需要支持 1.25A 的最大電流即可。但是
，堵轉電流（電機停止時，額定電壓下的電機電流）為 3.3A。 這意味著電機驅動必須能夠驅動堵轉電流以使電機旋轉，或者必須提供電流限製以軟啟動電機。否則，電機驅動可能會激活過流保護 (OCP) 功能。而如果沒有過流保護功能，設備將可能被損壞。

ciwai，qidongdianjixuyaodadianliu，yexuyaonenggouzhichizhezhongdadianliudedianyuan。zaidianchigongdianxitongzhong，jinguandadianliumaichongchixudeshijianyouxian，dianchirenghuiyinweixishouzhexiemaichongersuoduanshouming，yincizaidianjiqidongshi，xianliushiyouyide。

電機驅動的電流調節

許多電機驅動 IC 都包含某種形式的電流限製或電流調節功能。

我們以MPS 的電機驅動 ICMP6522為例進行說明。MP6522是一款H 橋電機驅動（見圖 3）。它可以對兩個下管MOSFET (LS-FET) 中的電流進行采樣
，從而實現在IC 內部測量電機電流。該測量值將用於電流調節電路。

圖3: MP6522功能模塊圖

測量電流通過 RISET 引腳上的一個小型外部電阻轉換為電壓。該電壓與電機電流成正比。如果電流達到 1.5V，MP6522會在重新啟動之前關閉電機電流一段時間。

電機具有較大的電感值。在使用電流調節功能驅動電機時
，H 橋導通，電流上升，當達到電流跳變點時電流下降
，然後驅動關斷電流。最後形成的電流波形為三角波（如圖 4中的綠色跡線所示）。可以看到
，MP6522在大約1.5A 的峰值處對電流進行調節。

圖4: 電流調節

電機啟動（堵轉）電流

MP6522 可用於驅動上述的小型直流電機。如果沒有電流調節功能（RISET 電阻 = 0Ω），在12V 電源條件下，啟動電機將需要大約 3.6A 的峰值電流（見圖 5）。

圖5: 電機啟動電流

當電流趨於平穩，電機就會全速運轉。在這種條件下
，電機大約需要50 毫秒達到全速。

注(zhu)意(yi)，在(zai)電(dian)機(ji)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)，波(bo)形(xing)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)機(ji)換(huan)向(xiang)造(zao)成(cheng)的(de)。當(dang)電(dian)機(ji)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)

，換(huan)向(xiang)器(qi)從(cong)一(yi)段(duan)移(yi)動(dong)到(dao)下(xia)一(yi)段(duan)
，並(bing)將(jiang)電(dian)流(liu)傳(chuan)送(song)到(dao)下(xia)一(yi)個(ge)繞(rao)組(zu)。在(zai)這(zhe)些(xie)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)流(liu)不(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)並(bing)少(shao)量(liang)下(xia)降(jiang)。這(zhe)些(xie)均(jun)與(yu)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)無(wu)關(guan)。

利用電流調節來限製堵轉電流

通過將 RISET 電阻設置為 10kΩ
，MP6522可以提供1.5A 的電流限製。圖 6 顯示了輸出的導通和關斷限製了通過直流電機的電流。

圖6: 在1.5A處實現的電流調節

電機在沒有限流的情況下於50ms 內達到全速，與之相比，在有限流的情況下
，電機需要 80ms 達到全速。

機械因素的考量

youyudianliuyushijiadaodianjishangdeniujuchengzhengbi，yincizaiqidongshixianzhidianjidianliuyehuixianzhiniuju。erniujuyongyushixiandianjicongtingzhijiasudaoqizuizhongsudu。yinci，xianzhiniujuyehuixianzhizhezhongjiasu，yeyiweizhedianjixuyaogengchangdeshijiancainengdadaoquansu。jixiexitongdeguanxingxuyaoniujushixianjiasu
，suoyiruguoyouyigedadezhiliangkuaijiehedaodianjishang（例如飛輪），則達到全速的時間還會進一步延長。

機ji械xie係xi統tong有you摩mo擦ca力li，即ji靜jing態tai力li
，也ye有you靜jing摩mo擦ca力li。靜jing摩mo擦ca力li的de作zuo用yong類lei似si於yu摩mo擦ca
，隻zhi是shi一yi旦dan係xi統tong移yi動dong就jiu會hui快kuai速su下xia降jiang。為wei了le動dong起qi來lai
，電dian機ji必bi須xu有you足zu夠gou的de扭niu矩ju來lai克ke服fu摩mo擦ca力li和he靜jing摩mo擦ca力li。這zhe意yi味wei著zhe設she計ji人ren員yuan不bu能neng將jiang電dian機ji的de啟qi動dong電dian流liu設she置zhi得de太tai低di。如ru果guo電dian流liu限xian製zhi太tai多duo，則ze電dian機ji可ke能neng根gen本ben無wu法fa啟qi動dong，或huo者zhe可ke能neng需xu要yao很hen長chang時shi間jian才cai能neng達da到dao所suo需xu的de速su度du。

結論

許多電機驅動（如 MPS 的MP6522）都(dou)提(ti)供(gong)了(le)電(dian)流(liu)調(tiao)節(jie)功(gong)能(neng)，本(ben)文(wen)探(tan)討(tao)了(le)如(ru)何(he)利(li)用(yong)該(gai)功(gong)能(neng)來(lai)調(tiao)節(jie)和(he)控(kong)製(zhi)啟(qi)動(dong)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)大(da)電(dian)流(liu)。通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)限(xian)製(zhi)電(dian)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)更(geng)小(xiao)的(de)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)，還(hai)能(neng)優(you)化(hua)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)流(liu)傳(chuan)輸(shu)。

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