簡(jiǎn)介

直流小功率電機(jī)廣泛適用于家電、工控、計(jì)算機(jī)等諸多設(shè)備，直流電機(jī)的種類(lèi)也非常多，通常可以分為有刷和無(wú)刷兩大類(lèi)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器件和驅(qū)動(dòng)電路也非常成熟和多樣。柔性線路板廠主要以常見(jiàn)的幾種驅(qū)動(dòng)方式和器件為例，重點(diǎn)闡述了各種驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和要點(diǎn)。
1直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
1.1   采用DRV8800集成驅(qū)動(dòng)電路圖如圖1所示：

圖1：DRV8800電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

DRV8800為全橋有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有低壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、電機(jī)引線對(duì)電源短路保護(hù)、電機(jī)引線對(duì)地短路保護(hù)等功能，并支持同步整流方式。電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制通過(guò)PHASE引腳進(jìn)行。
在實(shí)際運(yùn)用中，圖中D1器件PMF12CA是進(jìn)行反電動(dòng)勢(shì)的瀉放。本電路對(duì)電機(jī)的速度控制并非傳統(tǒng)的PWM的占空比控制，而是通過(guò)對(duì)ENABLE引腳的控制得到有效轉(zhuǎn)速。ENABLE引腳置低后，電機(jī)進(jìn)入剎車(chē)模式，這樣做的好處是提高了電機(jī)的制動(dòng)性能，可以使電機(jī)快速制動(dòng)，提高控制精度。其控制邏輯真值表如表一所示。
表1：DRV8800控制邏輯表 1.2有刷電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示
圖2：有刷電機(jī)H橋驅(qū)動(dòng)電路
 在分立電路中，有刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)向切換必須通過(guò)H橋電路，通過(guò)改變流入電機(jī)的電流方向從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向；電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比實(shí)現(xiàn)，并要注意防止上下管直通。
注意：1）電路圖中1N4148的作用是在高速狀態(tài)加快柵極驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷速度；2）確保MOS管在未驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下保持關(guān)閉。3）自舉升壓電容的選擇根據(jù)PWM的頻率來(lái)決定，一般為1UF，2.2UF。4）MIC4605具有防止直通，內(nèi)置死區(qū)的功能。
2直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
2.1高速單相直流無(wú)刷電機(jī)原理圖（hall方式）

由于FD2503驅(qū)動(dòng)器的特性以及實(shí)際的工作需求，F(xiàn)D2503只需一路輸入便可以產(chǎn)生兩路輸出。時(shí)序圖如下：

設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)1)圖中1N4148的作用是在高速狀態(tài)加快柵極驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷速度；2)1N5819防止自舉升壓對(duì)12V電源的產(chǎn)生影響。3)高速電機(jī)工作峰值電流最大達(dá)60A，一般采樣電阻難以承受，故電流采樣采用康銅絲進(jìn)行。4)由于高速單相無(wú)刷直流電機(jī)最高速的可達(dá)10萬(wàn)RPM，故會(huì)產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢(shì)，故使用兩顆1000uf的電容對(duì)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行吸收。并注意電容耐壓值，一般需留出2倍余量。5)大電容的容值選擇由根據(jù)實(shí)際情況確定，并非越大越好。6)功率地要加隔離。7)確保MOS管在未驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下保持關(guān)閉。8)雖然通過(guò)HALL傳感器可以獲得電機(jī)的位置信息，但是在啟動(dòng)時(shí)仍需通過(guò)強(qiáng)制啟動(dòng)的方式啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)成功后再切換到HALL方式。

電源部分注意事項(xiàng)：1）由于高速電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)大，所以電源電壓進(jìn)入穩(wěn)壓前進(jìn)行隔離，減少干擾。2）對(duì)電機(jī)母線電壓與電源電壓通過(guò)MOS管進(jìn)行隔離，也是為了防止反電動(dòng)勢(shì)的影響。3）調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，若不進(jìn)行隔離措施，HALL信號(hào)將會(huì)出現(xiàn)很大干擾，造成位置信息判斷不準(zhǔn)，電機(jī)運(yùn)行異常。4）注意電容耐壓值，由于反電動(dòng)勢(shì)的存在，一般需要留出3倍余量。

Hall信號(hào)檢測(cè)部分注意事項(xiàng)：1）高速電機(jī)的換相信息通過(guò)Hall傳感器提供。2）Hall的電源與信號(hào)要遠(yuǎn)離大電流部分，防止受到干擾，影響電機(jī)運(yùn)行。3）Hall信號(hào)穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，關(guān)系電機(jī)運(yùn)行電流大小與穩(wěn)定性，影響電機(jī)運(yùn)行最終速度。 2.2直流無(wú)刷電機(jī)（三相）

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1）由于反電動(dòng)勢(shì)，電源電壓在穩(wěn)壓之前必須進(jìn)行隔離，以保證后級(jí)電壓的穩(wěn)定性。2）母線電壓需要添加大電解電容，用來(lái)吸收電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。功率地要加隔離。3）注意電容耐壓值，由于反電動(dòng)勢(shì)的存在，一般需要留出3倍余量。

驅(qū)動(dòng)橋注意事項(xiàng)：1）圖中1N4148的作用是在高速狀態(tài)加快柵極驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷速度；2）1N5819防止自舉升壓對(duì)9V電源的產(chǎn)生影響。3）驅(qū)動(dòng)的輸入下拉到地，確保MOS管在未驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下保持關(guān)閉。4）設(shè)置PWM的死區(qū)，防止上下臂直通。5）自舉升壓保證上臂的有效打開(kāi)。6）驅(qū)動(dòng)方式上可分為上臂PWM下臂常開(kāi)和同步整流方式，其中同步整流方式通過(guò)改變續(xù)流路徑，發(fā)熱小，響應(yīng)快。7）自舉升壓電容的選擇根據(jù)PWM的頻率來(lái)決定，一般為1UF，2.2UF。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1）無(wú)感驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)需要反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)判斷的到電機(jī)的位置信息。電機(jī)需先要運(yùn)行到一定速度才可檢測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)信息。2）本電路提供虛擬出三相電機(jī)中點(diǎn)并對(duì)三相相電壓進(jìn)行縮放，使獲得的過(guò)零點(diǎn)信息與實(shí)際相一致。3）分壓網(wǎng)絡(luò)電阻選擇高精度的，以保證過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

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