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直流有刷电机的驱动问题

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点击次数:更新时间:2017-12-01 12:12:27

最近在尝试做一个简单的直流电机驱动(之前没有接触过,首次尝试,一开始觉得没多大问题),实际上我驱动的目标是一个直流电机型的电动推杆,由于它的额定电压电流值是24V/2A,我很显然的想到可以用很常见的L298N(驱动电压高于目标值,电流也可以达到2A吧)驱动电路来尝试,网上成熟的驱动电路,不贵,所以直接买了一块儿回来,加上一个avr单片机的控制板,采用定时器产生PWM来进行驱动。接上了之后才发现离自己的预期差得很远:
     1.直流电机基本可以完成预设的动作,但是在低频PWM占空比的情况下,直流电机的声音让人无法忍受,我并不是很理解PWM频率对电机的影响,10K左右的PWM只是出于网上常见的一些程序,所以自己尝试改了一下频率,发现频率增加后,声音变的小了,但是在更高的频率下,电机跑一段时间就不动了(应该是传说中的堵转了?)
     2.L298N的发热太大了,不敢碰了都(这应该是说明其工作的电流过大了?是不是说明长时间在2A左右的大电流情况下工作还是不太现实的,所以准备换一种驱动电流更大一点的芯片,但是究竟是多少才合适呢?还是我的想法是不对的?)
     3.单片机控制板和电动伸展沙发升降装置按理应该是要共地的吧,我一开始这样做了,然而我的供电电源(输出额定值24V/6A)却一直在报警(应该是过流了?),一开始以为是别的问题,因为我想我的电路中没有超过额定工作值的部分,然而付出了代价,我烧掉了L298N的一路输出。所幸,没有加光耦隔离的控制板和供电的开关电源没问题。
电动推杆基本驱动电路
电动推杆基本驱动电路
驱动电路用在使用了某类控制器并且要求速度控制的应用中。驱动电路的目的是为控制器提供改变电动推杆中绕组电流的方法。本节中讨论的驱动电路允许控制器对BDC电机的供电电压进行脉宽调制。就功耗来说,这样的速度控制方法在改变BDC电机的速度方面比起传统的模拟控制方法效率要高很多。传统的模拟控制要求与电机绕组串联一个额外的变阻器,这样会降低效率。驱动BDC电机的方法多种多样。 有些应用场合仅要求电机往一个方向运转。图6和图7给出了向一个方向驱动BDC电机的电路。前者采用低端驱动,后者采用高端驱动。 使用低端驱动的优点是可以不必使用FET驱动器。FET驱动器的用途是:
  1. 将驱动MOSFET的TTL信号转换为供电电压的电平。
  2. 提供足以驱动MOSFET的电流
  3. 提供半桥应用中的电平转换。
  注 1:对于绝大多数PIC®单片机应用,第二点通常不适用,这是因为PIC单片机的I/O引脚可提供20 mA的拉电流。 
  注意,在每个电路中,电机的两端都跨接有一个二极管,目的是防止反电磁通量(Back ElectromagneticFlux,BEMF)电压损坏MOSFET。BEMF是在电机转动过程中产生的。 当MOSFET关断时,电机的绕组仍然处于通电状态,会产生反向电流。D1必须具有合适的额定值,以能够消耗这一电流。
BDC电机的双向控制需要一个称为H桥的电路。H桥的得名缘于其原理图的外观,它能够使电机绕组中的电流沿两个方向运动。要理解这一点,H桥必须被分为两个部分,或两个半桥。 如图8所示,Q1和Q2构成一个半桥,而Q3和Q4构成另一个半桥。每个半桥都能够控制BDC电机一端的导通与关断,使其电势为供应电压或地电位。例如,当Q1导通,Q2关断时,电机的左端将处于供电电压的电势。导通Q4,保 持Q3关断将使电机的相反端接地。标注有箭头的IFWD显示了该配置下电流的流向。
注意,每个MOSFET的两端都跨接有一个二极管(D1-D4)。这些二极管保护MOSFET免遭MOSFET关断时由BEMF产生的电流尖峰的破坏。只有在MOSFET内部的二极管不足以消耗BEMF电流时,才需要这些二极管。电容 (C1-C4)是可选的。 这些电容的值通常不大于10 pF,它们用于减少由于换向器起拱产生的RF辐射。
表1给出了H桥电路的不同驱动模式。在前向和后向模式中,桥的一端处于地电势,另一端处于VSUPPLY。在图8 中,IFWD和IRVS箭头分别描绘了前向和后向运行模式的电路路径。在惯性滑行 (Coast)模式中,电机绕组的接线端保持悬空,电动推杆靠惯性滑行直至停转。 刹车(Brake)模式用于快速停止BDC电机。 在刹车模式下,电机的接线端接地。当电机旋转时,它充当一个发电机。将电机的引线短路相当于电机带有无穷大负载,可使电机快速停转。IBRK箭头描绘了这一点
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