【導(dǎo)讀】驅(qū)動電路采用H型橋式PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動形式,如圖1所示。電路主要由大功率三極管B772、D882、三極管8050和光電耦合器等元件組成。該驅(qū)動電路可控制電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。
與單片機的接口電路采用光電耦合器隔離。用單片機的I/O口控制驅(qū)動電路的兩個控制端,當(dāng)控制端PWM1為低電平,控制端PWM2為高電平時,左邊的光電耦合器導(dǎo)通,右邊的光電耦合器不導(dǎo)通,Q1、Q2、Q6、Q7全部深度飽和導(dǎo)通,而右邊的Q3、Q4、Q5、Q8全部截止,由于Q6、Q7深度飽和導(dǎo)通,所以其Vceo只有約0.3伏,在驅(qū)動管上消耗的電壓很小,此時電機正轉(zhuǎn)。反之,當(dāng)控制端PWM1為高電平,控制端PWM2為低電平時,電機反轉(zhuǎn)。當(dāng)控制端PWM1和PWM2同時為高電平或低電平時,電機停止。
圖1:H型橋式PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動電路
由于電機平均功率滿足如下關(guān)系:
其中, P為電機兩端的平均功率; Pmax為電機全速運轉(zhuǎn)時的功率; A為脈寬??梢姡姍C的平均功率與脈寬成正比。
設(shè)電機轉(zhuǎn)動后的平均功率為: P=fv,則 APmax=Af=fv。式中 v=Avmax,其中, f為拉力, vmax為電機全速運轉(zhuǎn)時的速度??梢婋姍C的轉(zhuǎn)速與脈寬成正比。單片機發(fā)出的脈沖信號的占空比決定PWM放大器輸出的電壓平均值的大小。
電路部分參數(shù)的計算(以左支路為例進行分析):
H橋路設(shè)計的關(guān)鍵是要讓四個功率管始終工作在飽和或者截止狀態(tài)下,因此在電路設(shè)計時,在功率管(如Q7)前加一級三極管(如Q2)驅(qū)動,使得當(dāng)Q7工作時能處在飽和狀態(tài),不工作時則處于截止狀態(tài)。當(dāng)功率管Q7工作在深度飽和狀態(tài)(Ic1=3A電流時),查得B772與D882的電流放大倍數(shù)β1≈100 ,此時其基極電流:
因此驅(qū)動三極管Q2只需要提供30mA的電流,由于Q2的放大倍數(shù) β2≈100 ,Q2的基極電流:
由于光電耦合器導(dǎo)通時,接收管的導(dǎo)通電流有50mA 0.3mA,足以使Q2深度飽和。而當(dāng)Q2不工作時,其Iceo很小,足以使Q7截止。在重負載導(dǎo)通時,功率管7c-e間的電壓只有0.2V,即三極管處于深度飽和狀態(tài),故該電路的實際效率很高。同理,右支路的參數(shù)分析以及工作狀態(tài)與左支路相同。