《電子技術(shù)應(yīng)用》
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直流電機(jī)雙向調(diào)速驅(qū)動電路
摘要: 筆者經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn),,得到一種可調(diào)速的雙向直流電機(jī)驅(qū)動電路,。
Abstract:
Key words :

對于PWM調(diào)速的直流電機(jī)驅(qū)動電路,,主要考慮以下性能指標(biāo):

1,、輸出電流和電壓范圍。它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機(jī),;
2,、效率,。高的效率不僅意味著節(jié)省電源,,也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱,。要提高電路的效率,可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通(H橋電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問題,,即兩個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路)入手,;
3、對控制輸入端的影響,。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離,,防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路,這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實(shí)現(xiàn)隔離,;
4,、對電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染,,大電流可能導(dǎo)致地線電位浮動,;
5,、可靠性,。電機(jī)驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到:無論加上何種控制信號,何種無源負(fù)載,,電路都是安全的,。

筆者經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn),得到一種可調(diào)速的雙向直流電機(jī)驅(qū)動電路,,電路如附圖所示,。

輸入與電平轉(zhuǎn)換部分輸入信號線由Port引入,Port1腳是電機(jī)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(gè)2kΩ的電阻,。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)分別供電時(shí),,這個(gè)電阻可以提供信號電流回流的通路,。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)共用一組電源時(shí),這個(gè)電阻可以防止大電流沿著連線流入單片機(jī)主板的地線造成干擾,?;蛘哒f,相當(dāng)于把驅(qū)動板的地線與單片機(jī)的地線隔開,,實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”,。電容C1防止電機(jī)突然啟動造成電壓的突降。

直流電機(jī)雙向調(diào)速驅(qū)動電路圖DC MOTOR DRIVER

與非門U1A實(shí)現(xiàn)PWM信號與電機(jī)方向信號的調(diào)制,,轉(zhuǎn)換成接近功率電源電壓幅度的方波信號,。

三極管驅(qū)動部分三極管和電阻、二極管組成的電路驅(qū)動,,實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)可調(diào)速正反轉(zhuǎn)驅(qū)動,。四個(gè)二極管起保護(hù)三極管的作用,防止感性元件(電機(jī))產(chǎn)生的負(fù)感應(yīng)電動勢對三極管的沖擊,。

當(dāng)74LS00輸出端為低電平時(shí),,Q2、Q4截止,,Q1,、Q3導(dǎo)通,輸出為高電平,。當(dāng)74LS00輸出端為高電平時(shí),,Q2、Q4導(dǎo)通,,Q1,、Q3截止,輸出為低電平,。

性能指標(biāo)電源電壓15—30v,,最大持續(xù)輸出電流500mA/每個(gè)電機(jī),短時(shí)間(10秒)可以達(dá)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,并且盡量避免經(jīng)過過孔,,一定要經(jīng)過過孔的話要把過孔做大一些(>1mm),,并且在焊盤上做一圈小的過孔,在焊接時(shí)用焊錫填滿,,否則可能會燒斷,。另外,如果使用了穩(wěn)壓管,,三極管射極,、集電極對電源和地的導(dǎo)線要盡可能的短粗,,否則在大電流時(shí),這段導(dǎo)線上的壓降可能會經(jīng)過二極管和導(dǎo)通的三極管將其燒毀,。

PWM調(diào)速的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生PWM信號可以由定時(shí)器來完成,,但是由于51內(nèi)部只提供了兩個(gè)定時(shí)器,因此,,如果要向三個(gè)或更多的直流電機(jī)輸出不同占空比的信號,,要反復(fù)設(shè)置定時(shí)器,實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜,,我們采用一種比較簡單的方法不僅可以實(shí)現(xiàn)對更多的直流電機(jī)提供不同的占空比輸入信號,,而且只占用一個(gè)定時(shí)器資源。這種方法可以簡單表述如下:

在內(nèi)存的某段空間內(nèi)存放各個(gè)直流電機(jī)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(jìn)制數(shù)中包括4個(gè)0和4個(gè)1。即占空比=1的個(gè)數(shù)/8,。

具體選取什么樣的二進(jìn)制數(shù)要看輸出頻率的要求,。若要對此直流電機(jī)輸出PWM信號。只要每個(gè)時(shí)間片移位一次取出其中固定的一位(可以用位尋址或進(jìn)位標(biāo)志C實(shí)現(xiàn))送到電機(jī)端口上即可,。另外,,移位算法是一種對以前結(jié)果依賴的算法,所以最好定期檢查或重置被移位的數(shù),,防止移錯(cuò)導(dǎo)致一直錯(cuò)下去,。

這種算法的優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立進(jìn)程,可以實(shí)現(xiàn)對多個(gè)電機(jī)的控制,,缺點(diǎn)是占用資源較大,,PWM頻率較低。

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