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單開關電路驅動、半橋電路驅動

作者:時間:2021-04-22來源:R課堂收藏

作為驅動方法的最后一篇文章,本文將介紹通過“單開關電路”和“”進行驅動的方法。兩種方法均適用直流驅動和PWM驅動。

本文引用地址:http://www.5nmn.com/article/202104/424730.htm

通過單開關電路進行驅動

這是使用一個開關創建兩種狀態的電路,一種狀態是將直流電源的(+)和(-)連接到電機,另一種狀態是斷開電機與直流電源的(+)或(-)的連接。因其可以通過一個開關實現而被稱為“單開關電路”。

當開關導通時,電機根據極性在一個方向上旋轉;而當開關關斷時,電壓消失,電機空轉后停止。開關的位置可以在①的(-)側,也可以在③的(+)側。也可以用半導體功率晶體管(圖中的MOSFET)代替開關來構成電子電路。如②所示設置在(-)側時,使用Nch MOSFET;如④所示設置在(+)側時,使用Pch MOSFET。

使用功率晶體管時有一些注意要點。在該電路中,在開關剛剛OFF后,電機的電感量即試圖使電流繼續保持流動,因此在①中,電機(-)側的電壓達到電源電壓以上;在③中,電機(+)側的電壓達到GND以下。該電壓超過電源電壓的幾倍。因此,在使用功率晶體管時,需要按照②和④電路圖所示,將功率二極管與電機并聯連接,并通過用二極管的正向電壓抑制(鉗制)產生的電壓來保護晶體管。

當有該鉗位二極管時,在電機產生的電壓高于二極管正向電壓期間內,電機產生的電流將流過該二極管,因此轉矩的作用方向與旋轉方向相反,成為短路制動動作,電機快速停止。

在該電路中也可以使用PWM驅動;也可以通過檢測電機電流并負反饋,從而進行電流驅動。

通過進行驅動

如圖所示,在電源之間級聯連接兩個開關的電路,因其是使用四個開關的H橋(全橋)的一半而被稱為“”。另外,由于一個H橋按1ch計算,因此有時也被稱為“0.5ch”。

當在①中接通SW2、在③中接通SW1時,電機將根據極性在固定方向上旋轉。在①中,如果在旋轉狀態下關斷SW2并同時接通SW1,就會發生短路制動動作,電機會迅速停止。在③中則相反,當關斷SW1的同時接通SW2時,將發生短路制動動作。此外,當在旋轉狀態下將①和③的SW2和SW1都關斷時,電壓消失,電機空轉后停止。

與前述的單開關電路一樣,①和③的開關部分可以用半導體功率晶體管替代。在該電路示例中,在直流電源的(-)側使用了Nch MOSFET,(+)側使用了Pch MOSFET。由于MOSFET有寄生二極管,因此即使在空轉狀態將Q1和Q2斷開,與電機并聯連接的MOSFET的寄生二極管也會再生電流,從而產生與短路制動相同的動作。只要電機的產生電壓不降到寄生二極管的正向電壓以下,這種短路制動狀態就會持續。

與H橋電路一樣,由于在半橋電路中也有兩個串聯在電源和GND之間的開關(晶體管),因此預驅動電路中也需要防止同時導通控制功能,以確保開關切換時兩個開關不會同時導通。如果兩個開關同時導通,則稱為“直通電流”的大電流可能會流過電源間,并可能會損壞開關(晶體管)。

另外,為了創建旋轉、制動和空轉這三種輸出狀態,需要準備兩個二進制輸入或一個三進制輸入。如果只有一個二進制輸入,則只能從三種輸出狀態中選擇兩種。

該電路也可以使用PWM驅動;也可以通過檢測電機電流并負反饋來進行電流驅動。

關鍵要點:

?的單開關電路驅動通過一個開關控制旋轉和空轉兩種狀態。

?在有刷電機單開關電路驅動中將功率晶體管用作開關時,由于晶體管可能會因反電動勢而受損,故需要使用鉗位二極管。

?有刷電機半橋驅動方式可以控制旋轉、空轉和制動三種狀態。

?當使用MOSFET作為開關時,半橋電路可以通過MOSFET的寄生二極管實現制動動作。有刷電機的單開關電路和半橋電路均適用PWM驅動和電流驅動。



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