较大功率直流电机驱动电路的设计方案.pdf

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、调速范围广， 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 这种方法的调速范围不大， 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 Modulation) 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。 图 1 H 桥驱动原理电路图 2.2 开关器件的选择及 H 桥电路设计 常用的电子开关器件有继电器， 三极管， MOS 管， IGBT 等。 普通继电器属机械器件， 开 关次数有限， 开关速度比较慢。 而且继电器内部为感性负载， 对电路的干扰比较大。 但继电器 可以把控制部分与被控制部分分开， 实现由小信号控制大信号， 高压控制中经常会用到继电器。 三极管属于电流驱动型器件， 设基极电流为 IB, 集电极电流为 IC, 三极管的放大系数为β， 如 果， IB* β=IC, 则三极管处于饱和状态， 可以当作开关使用。 要使三极管处于开关状态， IB= IC/ β， 三极管驱动管的电流跟三极管输出端的电流成正比， 如果三极管输出端电流比较大， 对 三极管驱动端的要求也比较高。