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L6203直流电机驱动设计原理图及例程

L6203直流电机驱动设计原理图及例程
L6203直流电机驱动设计原理图及例程

L6203直流电机控制驱动器

【简要说明】

一、尺寸:长66mmX宽33mm X高28mm

二、主要芯片:L6203

三、工作电压:控制信号直流4.5~5.5V;驱动电机电压7.2~30V

四、可驱动直流(7.2~30V之间电压的电机)

五、最大输出电流4A

六、最大输出功率20W

七、特点:1、具有信号指示

2、转速可调

3、抗干扰能力强

4、具有续流保护

5、可单独控制一台直流电机

6、PWM脉宽平滑调速(可使用PWM信号对直流电机调速)

7、可实现正反转

8、此驱动器非常时候控制飞思卡尔智能车,驱动器压降小,电流大,驱动能力强。【标注图片】

直流电机的控制实例

使用驱动器可以控制一台直流电机。电机分别为OUT1和OUT2。输入端EN可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。(如果无须调速可将EN使能端,接高低电平,高电平启动,低电平停止。也可由单片机输出直接控制)实现电机正反转就更容易了,输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平,电机正转。(如果信号端IN1接低电平,IN2接高电平,电机反转。)可参考下图表:

直流电机测试程序

【原理图】

【测试程序】

/********************************************************************

汇诚科技

实现功能:调试程序

使用芯片:AT89S52 或者 STC89C52

晶振:11.0592MHZ

编译环境:Keil

作者:zhangxinchun

淘宝店:汇诚科技

*********************************************************************/ #include

#define uchar unsigned char//宏定义无符号字符型

#define uint unsigned int //宏定义无符号整型

sbit P2_0=P2^0;//启动

sbit P2_1=P2^1;//停止

sbit P2_2=P2^2;//正转

sbit P2_3=P2^3;//反转

sbit P1_0=P1^0;//使能

sbit P1_1=P1^1;//IN1

sbit P1_2=P1^2;//IN2

/********************************************************************

延时函数

*********************************************************************/ void delay(uchar t)//延时程序

{

uchar m,n,s;

for(m=t;m>0;m--)

for(n=20;n>0;n--)

for(s=248;s>0;s--);

}

/********************************************************************

主函数

*********************************************************************/ main()

{

while(1)

{

if(P2_0==0){delay(3);if(P2_0==0)//启动

{

P1_0=1;

P1_1=1;

P1_2=0;

}}

if(P2_1==0){delay(3);if(P2_1==0)//停止

{

P1_0=0;

}}

if(P2_2==0){delay(3);if(P2_2==0)//正转

{

P1_1=1;

P1_2=0;

}}

if(P2_3==0){delay(3);if(P2_3==0)//反转

{

P1_1=0;

P1_2=0;

}}

}

}

/********************************************************************

结束

*********************************************************************/

L6203

DMOS(消耗型金属氧化物半导体)全控桥驱动器

?

供电电压:48V ?

最大峰值电流5A (L6021最大2A ) ?

电流有效值: ?

L6201: 1A; L6202: 1.5A; L6203/L6201PS: 4A ?

R DS (ON) 电阻值 0.3 Ω (室温 25 ?C) ?

击穿电压保护 ?

兼容TTL 电路 ?

运行最高频率100KHz ?

热滞 ?

集成逻辑电路使用 ? 高效 概述

L6201是一种应用多源BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)

技术来控制电机的全控桥驱动器芯片,这种芯片能将

独立的DMOS 场效应晶体管和CMOS 以及二极管集成

在一块芯片上。由于使用模块化扩展技术,L6201可

以实现逻辑电路及功率级的优化。DMOS 场效应管能

在42V 的电压下运行,同时具备高效、高速的切换性

能。兼容所有的TTL, CMOS and μC 输入。每个独立的逻辑输入能控制一个沟道(半桥),而公共的使能端可以控制两个沟道。L

结构图

引脚连接图(俯视)

引脚功能

(续)

注2:配置最小面积的铜片热特征参数

(*)安装铝制基片电路板

电气特性(测试电路参数:温度=25?C ,,电压42V,传感电压0V,无别的特殊要求)

电气特性(续)

芯片控制逻辑时序

(*)受限于功耗

(**)在同步整流中的(L6202//03)VSD压降如图4所示;一般L6201的电压值是0.3V

图1。典型和Tj的示意图

图2。典型静态电流和频率的示意图

图3。典型Is和Vs的示意图

图4。典型Rds和Vref的示意图(Vref从Vs到Vref)

图5。正常状态(25°C)Rds的阻止与温度变化的示意图

图6(a),同步整流下二极管的状态(L6201)

图6(b),同步整流下二极管的状态

(L6201PS/02/03)

图7(a)。典型功耗与IL的示意图(L6201)

图7(b)。典型功耗与IL的示意图(L6201PS/02/03)

图8(a)。两相斩波

图8(b)。单项斩波

图8(c)。使能端斩波

测试电路

图9。饱和电压

图10。静态电流

图11。漏电流示意图

图12。源电流延迟时间及输入斩波示意图

图13。反偏电流延迟时间及斩波

电路概述

L6201/1PS/2/3是一种应用多源

BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)技术,用于电机切换驱动的整块全桥芯片。多源BCD技术是集成多个或者单独的DMOS场效应晶体管,另外还混合MOS管/二极管的控制电路。通过使用这种技术使得这类芯片具备兼容所有TTL,COMS和 C并且可以消除外部MOS设备的驱动问题。逻辑驱动图如表1所示。

表1

L表示低电平H表示高电平X表示任意状态

(*)INPUT1和INPUT2是控制器的数字输出级

虽然L6201/1PS/2/3这类芯片能保证被击穿的情况的发生,但是不能避免由于DMOS管配置二极管的内部结构而引起的强电流产生的检测热量。这种现象的产生主要是由于与节点组合的C1和C2两个电容充放电(如图14)。当输出有高电平向低电平转换的时候,一股的尖峰电流注入电容C1。在低电平向高电平转化的过程中同样有一股大的尖峰电流注入电容C2,底部DMOS场效应管的输入电容的充电导致在尖峰电流之前有电极性的跳变(如图15)。

图14.DMOS场效应管的内部结构

图15.在检测引脚的尖峰电流刘示意图

晶体管的运转

导通状态

当DMOS的其中一端处于到通的状态,那么可以说电阻RDS(ON)始终处于能操控的范围。在此期间的功耗的表达式:

P ON = R DS (ON) ? I DS2 (RMS)

多源BCD过程的低阻态电阻RDS(ON) 在低功耗的情况选能提供高电流

关断状态

当DOMS的其中一端关断的时候,那么V DS的电压等于电压源的电压,同时只有漏电流I DSS存在。此间的功耗有如下的公式:

P OFF = V S ? I DSS

此时的功耗十分低,较导通时候的功耗是可以被忽略的

晶体管

几乎可以发现,上述的晶体管的源极和沟道间内置二极管,二极管运行在一种快速,任意方向的切换模式。在下次循环之前,使能端处于与高电平的状态,电压降等于电阻(R DS (ON))电流(I D)的乘积直到达到二极管的正向偏置电压。当使能端是低电平时,场效应管关断,同时所有电流施加于二极管。在反复循环的过渡时期的功率取决于电压—电流的波形以及驱动方式(如图7(a),(b),图8(a),(b),(c))

P trans. = I DS (t) ? V DS (t)

自举电容

只有所有的N沟道在10V的栅极电压下才能够确保DMOS晶体管的正确驱动。对于底部的接地晶体管来说很容易证明,但是上部的晶体管显然需要一个更高的驱动电压。当达到内置充电电流的达到峰值的时候能结合自举电容正确驱动。为了充电能够有效的进行,自举电容的值应当大于1nF的晶体管的输入电容。所以自居电容至少是10nF的。如果自居电容的取值过小会引起场效应管的充电不充分,并导致RDS (ON)呈高阻态。另一方面来说如果使用一个高容抗的电容那么在检测电阻上会产生尖峰电流。

参考电压

对于一个内部含有阻抗,电压的电路来说,应该在引脚和接地端放置一个电容。容抗为0.22 μF的电容是以满足条件。引脚可以被最大为2mA的电流击穿,所以必须加以保护。

死区时间

为了保护桥臂中的同步电容引起的轨对轨短路电流,集成芯片提供了长于40ns的死区时间

热电阻的保护

热保护电路是必须具备的,一旦在节点温度达到150摄氏度的时候,那么它就失效了。只有当温度降到安全的范围之内,重置驱动器,输入和使能信号才能被控制。

应用信息

循环电路

使能端置高电平时,电路是循环的。晶体管的电压降可以通过RDS(ON)? IL的乘积表示,电压降的大小取决于珊源极的二极管特性。虽然驱动器受传导的保护,尖峰电流还是能够通过内置的珊源级电容的充放电现象到达检测引脚端。那么在这样的一个设备中,这不是引起任何的问题的,因为检测电阻能够承受的电压是被设计好的。

上升时间Tr(如图16.)

在电桥的对桥臂上的电容经上升时间充电达到最大值电流I L时,此时的能量表达式:

E OFF/ON = [R DS (ON) ? I L2 ? T r] ? 2/3

负载时间T LD(如图16)

在此期间的功率主要是由电阻也折算侧的功率组成,电阻消耗的功率:

E LD = I L2 ? R DS (ON) ? 2 ? T负载

折算侧的功率:

E折算= V S ? I L ? T COM ? f SWITCH ? T负载

其中:折算侧的计算时间等于导通和关断的时间,选择频率等于斩波频率

由上升时间可以推导,下降时间应该有类似的公式:

E ON/OF

F = [R DS (ON) ? I L2 ? T f] ? 2/3

静态功耗

驱动器能耗的最后组成部分是静态功耗,公式如下:

E静态= I静态? V s ? T

图16

一个周期内的能耗

E TOT = E OFF/ON + E负载+ E折算+ E ON/OF

F + E静态总功耗的计算中的变量符号含义:

功耗等于能除以周期时间

T r表示上升时间T LD表示负载驱动时间T f 表示下降时间

T d表示死区时间

T 表示一个时间段

T = T r + T LD + T f + T d

直流电机速度控制

L6201/1PS/2/3自从制造成H 全桥的封装芯片就被用

作直流电机的控制。主要用于直流电机速度和方向的

功率级的控制。如图17所示,L6201/1PS/2/3能够驱

动像L6506的运用跨导放大器的电流整流器。在这样

一个实际的组态电路中中,L6506只有一半的借口呗

用到,另一半可以用来驱动第二台电机。L6506的检

测电阻上的电流是镜像电流:能够检测并比较电机的

调速及制动的电压。在L6506的两个检测端都配置了

电阻R S 。如果L6506的输出和L6203的输入之间的连

接过长的话,那么在L6203的输入端及接地端都要加电阻。在输出端还应该配以RC 保持器,同样型号为BYW98的二极管也被用在连接电源出入端和接地端之间。如下的公式可以用来计算保持器的数值: R ? V S /l p C = l p /(dV/dt) 其中:V S 是源电压的最大值;I P 是负载峰值电流;dv/dt 受限于上升时间的输出电压(一般是V/μs)。如果电源没有击穿电流保护,那么一个适当大一点的电容可以用在连接在L6203的供电端引脚。在17号引脚的电容能够使得芯片更好的工作。电机的的电流上线是2A 。L6202可用于同样电流,24V 的电机。

图17:双端电机控制

双极进电机

双极步进能在一片L6506或者L297,这两种BCD 全桥

驱动器,并加上一些外部设备。综合上述三种芯片才

能组成一个完整的微处理器电路接口。如图18、19所

示,控制器是直接连接两BCD 驱动桥。外部扩展设备用到的是最小化的电路:一个斩波频率电路的RC 网络,电阻(R1; R2)组成的比较器驱动,参考电压和保持电压是电阻和电容的串联。(详见直流电机的速度控制)

图18。两相双极步进电机斩波控制电路

图19。两相双极步进电机斩波、晶体管控制电路

驱动电机的最小电压可以低于规定的最低12V 的电压

(详见电气特性表);如此,可以有这样一个假设,适当减少电阻R DS (ON)的阻值,从而减少最后一级的供电电压,能从图20可以看出。

图20L6201/1P/2/3的电压范围为9—18V

热特性

基于此类驱动器的高效性能,往往不需要真正的热击穿或者就是很容易就能在P.C.B上做成斩波电路

(L6201/2)。在重载的时候,L6203需要适当的降温。同样的情况,当斩波电路作用在L6201上时,如图23,图21指出该如何选择的基区面积。L6201的功耗如上述表达式:

R Th j-amb = (T j max. – T amb max) / P tot

图22能看出在一个脉冲宽度时间内电阻值与温度的关系。图23和24涉及到L6202。对于L6203还有一个附加的条件,图25(热电阻与周围温度的影响)及图26(峰值热电阻和脉冲宽度的关系),而图27则是单脉冲热阻值。

图21.L6201的R Th J-amb与基底面积示意图

图22。典型电阻值与单脉冲示意图

图23.L6202的R Th J-amb与基底面积示意图

图24.L6202的典型电阻值与单脉冲示意图

图25. Multiwatt封装的功耗

图26.L6203的典型电阻值与重复脉冲示意图

图27.典型热电阻脉冲宽度与周期对比系数

直流电机驱动电路设计

直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑一下几点: 1. 功能:电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。 2. 性能:对于PWM调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标。 1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。 3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。 5)可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动

1.输入与电平转换部分: 输入信号线由DATA引入,1脚是地线,其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时,这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时,这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说,相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开,实现“一点接地”。 高速运放KF347(也可以用TL084)的作用是比较器,把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较,转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压,否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流,一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放,因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上,压降较大,后面一级的三极管将无法截止。 2.栅极驱动部分: 后面三极管和电阻,稳压管组成的电路进一步放大信号,驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容(大约 1000pF)进行延时,防止H桥上下两臂的场效应管同时导通(“共态导通”)造成电源短路。 当运放输出端为低电平(约为1V至2V,不能完全达到零)时,下面的三极管截止,场效应管导通。上面的三极管导通,场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平(约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC)时,下面的三极管导通,场效

电机驱动板及说明

L298直流电机/步进电机驱动板【实物图片】 驱动板尺寸:65mmX50mmX30mm 安装尺寸:49.2mmX45mm 孔径:直径3.5mm [主要功能特点] 关键芯片:L298N 双H 桥直流/步进电机驱动芯片 L298N 芯片工作电压:DC 4.5~5.5V。 电机驱动电源电压DC 5--35V。 电源输入正常时有LED 灯指示。 最大输出电流2A(瞬间峰值电流3A),最大输出功率25W。 输出正常时电机运转有LED 灯指示。 具有二极管续流保护。 可单独控制2台直流电机或1台两相4 线(或6 线)步进电机。 可以采用并联接法控制一台高达3A 的直流电机。

可实现电机正反转。 直流电机转速可通过PWM 方式实现调速。 可以给单片机等控制器提供5V电源 接口说明: J1:电机驱动电源输入接口 范围DC 5V—35V。V+接正,GND接地,注意不要接反电源极性。 J2:驱动器和控制端的接口 控制直流电机时IN1、IN2 和ENA 为一组,它们控制的电机A 接在J3 的A+和A-,如果电机A 不调速,则ENA 悬空即可;如果电机A调速,则ENA 接一路PWM 输出口;IN3、IN4 和ENB 为一组,它们控制的电机B 接在J3 的B+和B-,如果电机B 不调速,则ENB 悬空即可;如果电机B 调速,则ENB 接另一路PWM 输出口;控制步进电机时IN1、IN2、IN3和IN4接4根IO 线,A-、A+接步进电机一相;B-、B+接步进电机另一相。ENA、ENB 悬空即可。如果是6线步进电机,可以把两相的公共线一起接在 J1 的V+即可。 J3:输出电机接口 接直流电机时,A+和A-为一路电机;B+和B-为另一路电机。接步进电机时,A+、A-、B+和B-步进电机的4 根相线接口,如果是6线步进电机,可以把两相的公共线一起接在 J1 的V+即可。

直流电机工作原理

第二章 直流电机 2.1 概述 2.1.1 直流电机的工作原理 首先,复习e=B δlv 公式,说明e 正比于B δ。结合图2.1解释v=2πRn/60 (m/s , n (r/min)); 机械角速度Ω=v/R=2πn /60 ( r/s); 电角速度ω=p Ω=p2πn/60 (rad/s) (记下来);导体或线圈。 将直流电机的简单工作原理图结构介绍清楚。包括:N 、S 磁极和A 、B 电刷静止,换向片、线圈(导体)以及电枢逆时针旋转。将其抽象成一个平面图。 假设磁力线进入磁极为正方向,离开磁极的磁通方向为负。得气隙磁密在空间得分布曲线 B δ(θ)(0≤θ=ωt ≤2π)。进而得到导体电势e(ωt)和线圈电势e AB (ωt)。 经过合理的多个线圈均匀分布设计,按照一定规律连接起来就组成电枢绕组,便可以获得近似直流电动势。 工作原理: (1) 发电机:电枢绕组中感应的交变电势,依靠换向器的换向作用,利用静止 的电刷把同一磁极 下导体电势引出,变为直流电势输出。(发电机惯例) (2) 电动机:通过电刷和换向器的共同作用,使得同磁极下的导体边流过的电 流方向不变,导体 受力方向不变,进而产生方向恒定的电磁转矩,使电机连续转动。 结论:(1)电机内部(电刷为界),线圈中产生的感应电势、流过的电流是交流量。 (2)电机外部(电刷两端),电动机运行外加直流电;发电机运行输出直流电 (3) 从原理上讲,同一台电机既可以作电动机运行又可以作发电机运行,是可逆的。 (4)电动机惯例 发电机惯例 i i u Motor u Generator

2.1.2 直流电机的主要结构部件 定子——起机械支撑,产生磁场的作用 机座、端盖、电刷、 轴承 直流电机结构 气隙——耦合磁场 转子——产生电磁转矩、产生感应电势 电枢铁心和电枢绕组 换向器、转轴、风扇 2.1.3 直流电机的额定值 额定值:指电机正常运行时各物理量的数值。此时亦称电机满载运行。否则为欠载或过载 额定功率:指输出功率W, kW 。 发电机P N =U N I N 电动机P N =ηU N I N 额定电压U N (V), 额定电流I N (A), 额定励磁电压U fN (V), 额定励磁电流I fN (A), 额定转速n N (r/min)

无刷直流电机工作原理详解

无刷直流电机工作原理详解 日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介 本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机(以下简称BLDC)。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义,BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器,在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点,比如: 能获得更好的扭矩转速特性; 高速动态响应; 高效率; 长寿命; 低噪声; 高转速。 另外,BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种,这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的,所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别,相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为 广泛的3相BLDC。 2.1 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成,每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组,可以参见图2.1.1。从传统意义上讲,BLDC的定子和感应电机的定子有点类似,不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组,每 个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成,偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。

BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组,它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势(反电动势的相关介绍请参加EMF一节)不同,分别呈现梯形和正弦波形,故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图2.1.2和图 2.1.3所示。

直流电机驱动电路设计

应用越来越广泛的直流电机,驱动电路设计 Source:电子元件技术| Publishing Date:2009-03-20 中心论题: ?在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑功能和性能等方面的因素 ?分别介绍几种不同的栅极驱动电路并比较其性能优缺点 ?介绍PWM调速的实现算法及硬件电路 ?介绍步进电机的驱动方案 解决方案: ?根据实际电路情况以及要求仔细选择驱动电路 ?使用循环位移算法及模拟电路实现PWM调速 ?对每个电机的相应时刻设定相应的分频比值,同时用一个变量进行计数可实现步进电机的分频调速 直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑一下几点: 功能:电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速,只要使用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速。 性能:对于PWM调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标。 1。输出电流和电压围,它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2。效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。 3。对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。

4。对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。 5。可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。 三极管-电阻作栅极驱动 1.输入与电平转换部分: 输入信号线由DATA引入,1脚是地线,其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时,这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时,这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说,相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开,实现“一点接地”。 高速运放KF347(也可以用TL084)的作用是比较器,把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2。7V 基准电压比较,转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压围不能接近负电源电压,否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流,一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。

直流电机工作原理

第二章直流电机的基本结构和运行分析 直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。将机械能转换为直流电能的电机称为直流发电机;将直流电能转换为机械能的电机称为直流电动机。直流发电机可作为各种直流电源;直流电动机具有宽广的调速范围,较强的过载能力和较大的起动转矩等特点,广泛应用于对起动和调速要求较高的生产机械,如电力机车、内燃机车、工矿机车、城市电车、电梯、轧钢机等的拖动电机。 本章介绍直流电机的工作原理和基本结构;分析直流电机的磁路系统、电路系统和电磁过程;导出感应电势和电磁转矩的一般计算方法;得出直流电机在不同运行状态的各种平衡方程式和运行特性。 第一节直流电机基本工作原理 直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流电机具有可逆性,既可作直流发电机使用,也可作直流电动机使用。作直流发电机使用时,将机械能转换成直流电能输出;作直流电动机使用时,则将直流电能转换成机械能输出。 一、直流电机的模型结构 图2—1所示为一台直流电机简单模型图。N、S为定子上固定不动的两个主磁极,主磁极可以采用永久磁铁,也可以采用电磁铁,在电磁铁的励磁线圈上通以方向不变的直流电流,便形成一定极性的磁极。 图2-1 直流发电机工作原理

在两个主磁极N 、S 之间装有一个可以转动的、由铁磁材料制成的圆柱体,圆柱体表面嵌有一线圈(称为电枢绕组),线圈首末两端分别连接到两个弧形钢片(称为换向片)上。换向片之间用绝缘材料构成一整体,称为换向器,它固定在转轴上(但与转轴绝缘),随转轴一起转动,整个转动部分称为电枢。为了接通电枢内电路和外电路,在定子上装有两个固定不动的电刷A 和B ,并压在换向器上,与其滑动接触。 二、直流发电机的工作原理 1.感应电势的产生 当直流发电机的电枢被原动机拖动,并以恒速v逆时针方向旋转时,如图2-2(a)所示,线圈两个有效边ab 和cd 将切割磁力线,而感应产生电势e。其方向用右手定则确定,导体ab 位于N 极下,导体cd 位于S 极下,产生电势方向分别为b →a ,d →c 。若接通外电路,电流从换向片1→A →负载→B →换向片2。电流从电刷A 流出,具有正极性,用“+”表示;从电刷B 流入,具有负极性,用“一”表示。 当电枢转到90o 时,线圈有效边ab 和cd 转到N 、S 极之间的几何中心线上,此处磁密为零,故这一瞬时感应电势为零。 当电枢转到180o 时,导体ab 和cd 及换向片1、2位置互换,如图2-1(b)所示。导体加位于S 极下,导体cd 位于N极下,线圈两个有效边产生的感应电势方向分别为a →b ,c →d ,电势方向恰与开始瞬时相反。外电路中流过的电流从换向片2→A →负载→B →换向片1。由此可见,电刷A(B)始终与转到N(S)极下的有效边所连接的换向片接触,故电刷极性始终不变A 为“+”,B 为“―”。 由以上分析可知,线圈内部为一交变电势,但电刷引出的电势方向始终不变,为一单方向的直流电势。 2.电势的波形 根据电磁感应定律,每根导体产生的感应电势e为: Lv B e X = (V ) (2-1) 式中x B ——导体所在位置的磁通密度(T ); L ——导体切割磁力线的有效长度(m); v ——导体切割磁力线的线速度(m/s)。 要想知道电势的波形,先得找出磁密的波形,前已设电枢以恒速v 旋转,v=常数,L 在电机中不变,则x B e ∝,即导体电势随时间的变化规律与气隙磁密的分布规律相同。设想将

无刷直流电机的组成及工作原理

无刷直流电机的组成及工作原理 2.1 引言 直流无刷电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成,电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成,而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时,控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管,进行有序换流,以驱动直流电动机。下文从无刷直流电动机的三个部分对其发展进行分析。 2.2 无刷直流电机的组成 2.2.1 电动机本体 无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机基本一样,但它的电枢绕组放在定子上,转子采用的重量、简化了结构、提高了性能,使其可*性得以提高。无刷电动机的发展与永磁材料的发展是分不开的,磁性材料的发展过程基本上经历了以下几个发展阶段:铝镍钴,铁氧体磁性材料,钕铁硼(NdFeB)。钕铁硼有高磁能积,它的出现引起了磁性材料的一场革命。第三代钕铁硼永磁材料的应用,进一步减少了电机的用铜量,促使无刷电机向高效率、小型化、节能的方向发展。 目前,为提高电动机的功率密度,出现了横向磁场永磁电机,其定子齿槽与电枢线圈在空间位置上相互垂直,电机中的主磁通沿电机轴向流通,这种结构提高了气隙磁密,能够提供比传统电机大得多的输出转矩。该类型电机正处于研究开发阶段。 2.2.2 电子换相电路 控制电路:无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件,来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机,包括过流、过压、过热等保护。控制电路最初采用模拟电路,控制比较简单。如果将电路数字化,许多硬件工作可以直接由软件完成,可以减少硬件电路,提高其可靠性,同时可以提高控制电路抗干扰的能力,因而控制电路由模拟电路发展到数字电路。 驱动电路:驱动电路输出电功率,驱动电动机的电枢绕组,并受控于控制电路。驱动电路由大功率开关器件组成。正是由于晶闸管的出现,直流电动机才从有刷实现到无刷的飞跃。但由于晶闸管是只具备控制接通,而无自关断能力的半控性开关器件,其开关频率较低,不能满足无刷直流电动机性能的进一步提高。随着电力电子技术的飞速发展,出现了全控型的功率开关器件,其中有可关断晶体管(GTO)、电力场效应晶体管(MOSFET)、金属栅双极性晶体管IGBT 模块、集成门极换流晶闸管(IGCT)及近年新开发的电子注入增强栅晶体管(IEGT)。随着这些功率器件性能的不断提高,相应的无刷电动机的驱动电路也获得了飞速发展。目前,全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、体积庞大、功能指标低的普通晶闸管,驱动电路已从线性放大状态转换为脉宽调制的开关状态,相应的电路组成也由功率管分立电路转成模块化集成电路,为驱动电路实现智能化、高频化、小型化创造了条件。 2.2.3 转子位置检测电路

较大功率直流电机驱动电路的设计方案

1 引言 直流电机具有优良的调速特性,调速平滑、方便、调速围广,过载能力强,可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转,能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求,因此在工业控制领域,直流电机得到了广泛的应用。 许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片,但这些芯片多数只适合小功率直流电机,对于大功率直流电机的驱动,其集成芯片价格昂贵。基于此,本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题,有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大,抗干扰能力强,具有广泛的应用前景。 2 H 桥功率驱动电路的设计 在直流电机中,可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动,但是它们都属于不可逆变速控制,其电流不能反向,无制动能力,也不能反向驱动,电机只能单方向旋转,因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制, H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向,可以实现直流电机的四象限运行,有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种,调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点,改变电枢回路电阻只能实现有级调速,减弱磁通虽然能实现平滑调速,但这种方法的调速围不大,一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中,都是以变压调速为主,通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小,从而实现电机的平滑调速。 2.1 H 桥驱动原理 要控制电机的正反转,需要给电机提供正反向电压,这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时,电流从电机左端流向电机的右端,电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时,电流从电机右端流向电机左端,电机沿另一个方向旋转, H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。

三相直流无刷电机驱动程序

1.检测霍尔传感器的值可以判断出转子的位置,再使能相应的上下桥臂,则能驱动电机运动;若要让电机持续转动,则必须再次检测传感器值及使能相应的上下桥臂。这里采用的是将霍尔传感器输出的三根线相边的IO口配置成外部中断,并且为边沿触发,在中断函数中加入传感器检测与上下桥臂切换程序,如此电机就能持续运转了。 2.上桥臂的控制采用IO口置高低电平来控制上桥臂的通断,下桥臂则使用单片机内部集成的三路PWM波来控制,通过控制PWM波的占空比,可以实现对电机的调速了。实际测得,占空比与电机的速度成正比例关系,在PWM波频率为20KHz时,占空比增加1%,速度增加60rpm,并在占空比为53%时达到额定转速3000rpm(空载)。 3.速度测量则采用如下公式: 电机每转一圈,霍尔值改变6次x5个周期=30次,记录边沿触发的中断次数N/30=电机转过的圈数,设运转时间为t(s)则电机转速v=N/30/t*60 rpm。即动转时间为2s时,霍尔值改变次数即为速度值,单位rpm。 4.调速:给定速度,由电机驱动板自动由当前速度平滑过渡到给定速度。实际测试发现,速度变化量很大时,电机会有突然加速或减速时的冲击;因此,调速应有一个缓冲的过程。即加速或减速应以小步进缓慢增加或减少占空比来让速度渐渐达到最终值。 #include "stm32f10x.h" #include "driver_motor.h" #define PWM_PERIOD_T 400 #define U_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_13 #define U_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_13 #define U_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_8 #define U_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_8 #define V_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_14 #define V_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_14 #define V_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_9 #define V_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_9 #define W_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_15 #define W_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_15 #define W_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_10 #define W_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_10 #define SU_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_15 #define SV_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_12 #define SW_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_11 //u8 Motor_Dir=0; //u8 Motor_EN=0;

直流电机驱动控制电路_NMosfet

1 引言 长期以来,直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域,高开关频率、全控型第二代电力半导体器件(GTR、GTO、MOSFET、IGBT等)的发展,以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用,直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机的使用需求,各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路,构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。但是,专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限,不适合大功率直流电机驱动需求。因此采用N沟道增强型场效应管构建H桥,实现大功率直流电机驱动控制。该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求,并具有快速、精确、高效、低功耗等特点,可直接与微处理器接口,可应用PWM技术实现直流电机调速控制。 2 直流电机驱动控制电路总体结构 直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H桥功率驱动电路等四部分,其电路框图如图一 由图可以看出,电机驱动控制电路的外围接口简单。其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake,Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源,Vm为电机电源电压,M+、M-为直流电机接口。 在大功率驱动系统中,将驱动回路与控制回路电气隔离,减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号,分别控制H桥的上下臂。由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成,不能由电机逻辑控制信号直接驱动,必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大,然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。 3 H桥功率驱动原理 直流电机驱动使用最广泛的就是H型全桥式电路,这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。H桥功率驱动原理图如图2所示。

有刷直流马达驱动电路

有刷直流马达驱动电路MX612 有刷直流马达驱动电路 MX612 概述 该产品为电池供电的玩具、低压或者电池供电的运动控制应用提供了一种集成的有刷直流马达驱动解决方案。电路内部集成了采用N沟和P沟功率MOSFET设计的H桥驱动电路,适合于驱动有刷直流马达或者驱动步进马达的一个绕组。该电路具备较宽的工作电压范围(从2V到10V),最大持续输出电流达到1.2A,最大峰值输出电流达到2.5A。 该驱动电路内置过热保护电路。通过驱动电路的负载电流远大于电路的最大持续电流时,受封装散热能力限制,电路内部芯片的结温将会迅速升高,一旦超过设定值(典型值150℃),内部电路将立即关断输出功率管,切断负载电流,避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患。内置的温度迟滞电路,确保电路恢复到安全温度后,才允许重新对电路进行控制。 特性 ●低待机电流(小于0.1uA); ●低静态工作电流; ●集成的H桥驱动电路; ●内置防共态导通电路; ●低导通内阻的功率MOSFET管; ●内置带迟滞效应的过热保护电路(TSD); ●抗静电等级:3KV (HBM)。 典型应用 ● 2-6节AA/AAA干电池供电的玩具马达驱动; ● 2-6节镍-氢/镍-镉充电电池供电的玩具马达驱动; ● 1-2节锂电池供电的马达驱动

引脚排列 引脚定义 功能框图

注:D A JA T A表示电路工作的环境温度,θJA为封装的热阻。150℃表示电路的最高工作结温。 (2)、电路功耗的计算方法: P =I2*R 其中P为电路功耗,I为持续输出电流,R为电路的导通内阻。电路功耗P必须小于最大功耗P D (3)、人体模型,100pF电容通过1.5KΩ 电阻放电。 注:(1)、逻辑控制电源VCC与功率电源VDD内部完全独立,可分别供电。当逻辑控制电源VCC掉电之后,电路将进入待机模式。 (2)、持续输出电流测试条件为:电路贴装在PCB上测试,SOP8封装的测试PCB板尺寸为25mm*15mm。

直流电机驱动电路的设计

直流电机驱动电路的设计 驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。有许多问题需要慎重设计,例如,导通延时、泵升保护、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。 1.开关频率和主回路附加电感的选择 力矩波动也即电流波动,由系统设计给定的力矩波动指标为ΔI/IN,对有刷直流电动机而言,通常在(5~10)%左右。为了便于分析可认为 ΔI/IN=ΔI/(Us/Rd) (1) 式中Rd为电枢回路总电阻。代入前面各种驱动控制方式的ΔI 表达式中,消去Us,可求出: 对于单极性控制 &nbs p; Ld/Rd≥5T~2.5T(可逆或不可逆) (2) 对于双极性控制 Ld/Rd≥10T~5T (3) 式中T为功率开关的开关周期。 对于有刷直流电动机,电磁时间常数Ld/Rd一般在10ms至几十毫秒。若采用GTR,开关频率可取2KHz左右,T=0.5ms。若采用IGBT,开关频率可取18KHz以上,所以上式均能满足。若采用GTO或可控硅功率器件,由于工作频率只有100Hz左右,此时应考虑在主回路附加电抗器,且Ld="Lf"+La (4)

对不可逆系统还应进一步检查临界电流,IaL=UsT/8Ld≤Ia0应小于电机空载电流,防止空载失控。对于低惯量电机、力矩电动机,由于电磁时间常数很小(几个毫秒或更小),此时应考虑采用开关频率高的IGBT功率开关器件。 2. 功率驱动电路的选择 图1 H桥开关电路(Ⅰ) & nbsp; 图2 H桥开关电路(Ⅱ) 小功率驱动电路可以采用如图1所示的H桥开关电路。UA和UB 是互补的双极性或单极性驱动信号,TTL电平。开关晶体管的耐压应大于1.5倍Us以上。由于大功率PNP晶体管价格高,难实现,所以这个电路只在小功率电机驱动中使用。当四个功率开关全用NPN晶体管时,需要解决两个上桥臂晶体管(BG1和BG3)的基极电平偏移问题。图2中H桥开关电路利用两个晶体管实现了上桥臂晶体管的电平偏移。但电阻R上的损耗较大,所以也只能在小功率电机驱动中使用。 当驱动功率比较大时,一般桥臂电压也比较高,例如直接取工频电压,单相220V,或三相380V。为了安全和可靠,希望驱动回路(主回路)与控制回路绝缘。此时,主回路必须采用浮地前置驱动。图3所示的浮地前置驱动电路都是互相独立的,并由独立的电源供电。由

直流无刷电机驱动原理

直流无刷电机的工作原理 直流无刷电机的优越性 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电 枢磁场与转子磁场须恒维持90°,这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会 产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外,使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及 整流子,免维护、坚固、应用广,但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技 术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多,提升驱动电机的性能。微处 理机速度亦越来越快,可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中,适当控制 交流电机在两轴电流分量,达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。 此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中,而且体积越来越小;像模拟/数字转换器(Analog-to-digital converter,ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator,PWM)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。 直流无刷电机的控制结构 直流无刷电机是同步电机的一种,也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转 子极数(P)影响: N=120.f / P。在转子极数固定情况下,改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直 流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器),控制定子旋转磁场的频率并将电机转子 的转速回授至控制中心反复校正,以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电 机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图(1) :电源部提供三相电源给电机,控制部则依需 求转换输入电源频率。

MOS管驱动直流电机要点

直流电机驱动课程设计 题目:MOS I电机驱动设计 Word专业资料

摘要 直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速围广,过载能力大, 能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程 中自动化系统各种不同的特殊运行要 求。 本文介绍了直流电机驱动控制装置(H 桥驱动)的设计与制作,系统采用分立

元件搭建H 桥驱动电路,PWM 调速信号由单片机提供,信号与H 桥驱动电路之间采用光电耦合器隔离,电机的驱动运转控制由PLC 可编程逻辑控制器实现。 关键词:直流电动机,H 桥驱动,PWM

目录 一、直流电机概述 (4) 二、直流电机驱动控制 (6) 三、直流电机驱动硬件设计 (8) 四、直流电机驱动软件设计 (9) 五、程序代码..................................................... 1..2 六、参考文献..................................................... 1..8

一、概述 19 世纪70 年代前后相继诞生了直流电动机和交流电动机,从此人类社会进入了以电动机为动力设备的时代。以电动机作为动力机械,为人类社会的发展和进步、工业生产的现代化起到了巨大的推动作用。在用电系统中,电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各个方面。电动机负荷约占总发电量的70 %,成为用电量最多的电气设备。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种。简单控制对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件

直流电动机工作原理

7.2.2 直流电动机工作原理与结构 图7-4 直流电动机模型 图7-4是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间,装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯,在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的,它们和电枢装在同一根轴上,可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷,它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。

图7-5 换向器在直流电机中的作用 当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时,电流从电刷A流入,而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。我们知道,载流导体在磁场中要受到电磁力,其方向由左手定则来决定。当电枢在图7-5(a)所示的位置时,线圈ab边的电流从a流向b,用表示,cd边的电流从c流向d,用⊙表示。根据左手定则可以判断出,ab边受力的方向是从右向左,而cd边受力的方向是从左向右。这样,在电枢上就产生了反时针方向的转矩,因此电枢就将沿着反时针方向转动起来。 当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极,而cd边从S极下面进入N极时,与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触,而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触,如图7-5(b)所示。这样,线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变,电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出,换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。

直流电机工作原理图解

直流电机工作原理图解 一.直流电机的物理模型图解释。 这是分析直流电机的物理模型图。其中,固定部分有磁铁,这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型,它的固定部分(定子)上,装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在旋转部分(转子)上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦

互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 二.直流发电机的工作原理 直流发电机是机械能转换为直流电能的电气设备。 如何转换?分以下步骤说明: 设原动机拖动转子以每分转n转转动; 电机内部的固定部分要有磁场。这个磁场可以是如图示的磁铁也可以是磁极铁心上绕套线圈,再通过直流电产生磁场。其中 If 称之为励磁电流。这种线圈每个磁极上有一个,也就是,电机有几个磁极就有几个励磁线圈,这几个线圈串联(或并联)起来就构成了励磁绕组。这里要注意各线圈通过电流的方向不可出错。在以上条件下环外导体将感应电势,其大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比,其方向用右手定则判断。 但是要注意某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。这便是直流发电机的工作原理。如下动画演示: 三.直流电动机的工作原理

直流电机H桥驱动原理和驱动电路选择L9110_L298N_LMD18200

在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑一下几点: 1.功能:电机是单向还是双向转动?需不需要调速?对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机 即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4 个功率元件组成的H 桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速,只要使 用继电器即可;但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM (脉冲宽度调制)调速。 2.性能:对于PWM 调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标。 1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防 止共态导通(H 桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手。 3)对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或 光电耦合器实现隔离。 4)对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染;大的电流可能导致地线电位浮动。 5)可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的。 H桥驱动电路:H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机,因其外形酷似字母'H',所以称作H桥驱动电路。 要使电机M运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经Q4回到电源负极。电机顺时针转动。当三极管Q2和Q3导通时,电流将从右至左流过电机,驱动电机逆时针方向转动。

直流电机工作原理

第三章直流电机的原理 本章主要介绍直流电机的结构和基本工作原理、直流电机绕组的构成、直流电机的电枢反应、直流电机绕组的电动势和电磁转矩、直流发电机和直流电动机的功率转矩等内容。本章共有10节课,内容和时间分配如下: 1.掌握直流电机的结构及工作原理。(2节) 2.掌握直流电机绕组有关的结构。(2节) 3.掌握直流电机绕组的电枢反应。(1节) 4.掌握直流电机的电枢电动势和电磁转矩。(1节) 5.掌握直流发电机的基本方程式和运行特性、并励发电机的条件。( 2.5节) 6.掌握直流电动机的基本方程式和运行特性。( 1.5节) 第一节直流电机的基本工作原理 一直流电机的用途 直流电动机的优点: 1 调速范围广,易于平滑调节 2 过载、启动、制动转矩大 3 易于控制,可靠性高 4 调速时的能量损耗较小 缺点: 换向困难,容量受到限制,不能做的很大。 应用: 轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。 直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。 二、直流电机的工作原理 原理:任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。 为了讨论直流电机的工作原理,我们把复杂的直流电机结构简化为工作原理图。(一)直流发电机的工作原理 1.工作原理:导体在磁场中运动时,导体中会感应出电势e 。 e=Blv。 B:磁密l:导体长度;v:导体与磁场的相对速度。 正方向:用右手定则判断。电势e正方向表示电位升高的方向,与U相反。如果同一元件上e和U正方向相同时,e= -U。

理解:电磁感应原理的变形(变化的磁通产生感应电动势) 2 发电机工作过程分析:两磁极直流发电机的工作原理图。 (1)构成: 磁场:图中N和 S是一对静止的磁极,用以产生磁场,其磁感应强度沿圆周为正弦分布。 励磁绕组——容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组,励磁绕组中的电流称为励磁电流If。 电枢绕组:在N极和 S极之间,有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心,其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈),电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。 换向器:电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上,组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。 电枢:铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。

常用电机驱动电路及原理

由于本人主要是搞软件的,所以硬件方面不是很了解,但是为了更好地相互学习,仅此整理出一份总结出来,有什么错误的地方还请大家积极的指出!供大家一起参考研究! 我们做的智能小车,要想出色的完成一场比赛,需要出色的控制策略!就整个智能车这个系统而言,我们的被控对象无外乎舵机和电机两个!通过对舵机的控制能够让我们的小车实时的纠正小车在赛道上的位置,完成转向!当然那些和我一样做平衡组的同学不必考虑舵机的问题!而电机是小车完成比赛的动力保障,同时平衡组的同学也需要通过对两路电机的差速控制,来控制小车的方向!所以选一个好的电机驱动电路非常必要! 常用的电机驱动有两种方式:一、采用集成电机驱动芯片;二、采用MOSFET和专用栅极驱动芯片自己搭。集成主要是飞思卡尔自己生产的33886芯片,还有就是L298芯片,其中298是个很好的芯片,其内部可以看成两个H桥,可以同时驱动两路电机,而且它也是我们驱动步进电机的一个良选!由于他们的驱动电流较小(33886最大5A持续工作,298最大2A持续工作),对于我们智能车来说不足以满足,但是电子设计大赛的时候可能会用到!所以想要详细了解他们的同学可以去查找他们的数据手册!在此只是提供他们的电路图,不作详细介绍! 33886运用电路图

下面着重介绍我们智能车可能使用的驱动电路。普遍使用的是英飞凌公司的半桥驱动芯片BTS7960搭成全桥驱动。其驱动电流约43A,而其升级产品BTS7970驱动电流能够达到70几安培!而且也有其可替代产品BTN79 70,它的驱动电流最大也能达七十几安!其内部结构基本相同如下: 每片芯片的内部有两个MOS管,当IN输入高电平时上边的MOS管导通,常称为高边MOS管,当IN输入低电平时,下边的MOS管导通,常称为低边MOS 管;当INH为高电平时使能整个芯片,芯片工作;当INH为低电平时,芯片不工作。其典型运用电路图如下图所示: EN1和EN2一般使用时我们直接接高电平,使整个电路始终处于工作状态!

直流电机(H桥)驱动电路

直流电机(H桥)驱动电路 图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母 H。4个三极管组成H的4条垂直腿,而电机就是H中的横杠(注意:图4.12及随后的两个图都只是示意图,而不是完整的电路图,其中三极管的驱动电路没有画出来)。 如图所示,H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转,必须导通对角线上的一对三极管。 根据不同三极管对的导通情况,电流可能会从左至右或从右至左流过电机,从而控制电机的转向。 图4.12 H桥驱动电路 要使电机运转,必须使对角线上的一对三极管导通。例如,如图4.13所示,当Q1管和Q4管导通时,电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机,然后再经 Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示,该流向的电 流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时,电流将从左至右流过电机,从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。

图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动 图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况,电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时,电流将从右至左流过电机,从而驱动电机沿另一方向转动(电机周围的箭头表示为逆时针方向)。 图4.14 H桥驱动电机逆时针转动 驱动电机时,保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通,那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时,电路中除了三极管外没有其他任何负载,因此电路

上的电流就可能达到最大值(该电流仅受电源性能限制),甚至烧坏三极管。基于上述原因,在实际驱动电 路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。 图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路,它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接,这样,用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人,可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。(与本节前面的示意图一样,图4.15所示也不是一个完整的电路图,特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。) 图4.15 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路 采用以上方法,电机的运转就只需要用三个信号控制:两个方向信号和一个使能信号。如果DIR-L信号为0,DIR-R信号为1,并且使能信号是1,那么三极管Q1和Q4导通,电流从左至右流经电机(如图4.16所示);如果DIR-L信号变为1,而DIR-R信号变为0,那么Q2和Q3将导通,电流则反向流过电机。 图4.16 使能信号与方向信号的使用

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