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TB6612FNG简介及其与单片机的直流电机控制系统设计

介绍TB6612FNG及其电机控制

单片机系统设计

时间:2012-01-2313:28:29来源:电子设计工程作者:卢桓

本设计中使用的TB6612FNG是一种新型驱动装置。两台DC电机

可以独立双向控制。它具有高集成度、足够的输出能力以及在运行性

能和能耗方面的优势。因此，它可以用作集成和小型化电机控制系统

中的理想电机驱动装置。介绍

1TB6612FNG

TB6612FNG是东芝半导体公司生产的DC电机驱动装置。它具有

大电流MOSFET-H桥结构，双通道电路输出，并能同时驱动两个电

机。

TB6612FNG每通道输出高达1.2A的连续驱动电流，起始峰值电

流达到2A/3.2A(连续脉冲/单脉冲)；四种电机控制模式:正转/反转/制

动/停止；脉宽调制支持高达100千赫的频率；待机状态；片上低压

检测电路和热关断保护电路；工作温度:-20~85℃；SSOP24小补丁

包

如图1所示，TB6612FNG的主要引脚功能为:AINl/AIN2、BIN1/BIN2、

PWMA/PWMB作为控制信号输入端；AO1/A02和B01/B02是双向电

机控制输出端子；STBY是正常运行/备用状态控制引脚；Vm(4.5~15

v)和VCC(2.7~5.5v)分别是电机驱动电压输入和逻辑电平输入

TB6612FNG是一种基于MOSFET的H桥集成电路，其效率高于

晶体管H桥驱动器与L293D每通道600毫安的平均驱动电流和1.2

安的脉冲峰值电流相比，其输出负载能力增加了一倍。与L298N的

散热和外围二极管续流电路相比，它不需要额外的散热器，外围电路

简单。电机只能由外部电源滤波电容

直接驱动，有利于减小系统尺寸。对于脉宽调制信号，它支持高达

100千赫的频率，与上述两种芯片的5千赫和40千赫相比有很大优

势。2电机控制单元设计

2.1单元硬件组成

图2显示了一个由TB6612FNG和AVR单片机组成的电机控制单元

单片机定时器产生4个脉宽调制输出，作为AIN1/AIN2和BIN1/BIN2

控制信号，如图2中OCxA和0CxB对电机M1和M2的控制所示采

用定时器输出硬件脉宽调制脉冲，使得单片机的中央处理器只在脉宽

调制占空比发生变化时才参与计算，大大减轻了系统的计算负担和脉

宽调制软件的编程成本输入引脚PWMA、PWMB和STBY通过输入

/输出电平控制电机的运行或制动状态以及设备的运行状态。该电路

使用一个耐受电压为25V的10μF电解电容和一个0.1μF电容对电源

进行滤波，并使用一个功率场效应管为虚拟机和VCC提供反向连接

保护

2.2电机控制软件实现

脉宽调制方式产生占空比变化的脉宽调制信号，通过快速切换驱动

器的输出状态实现电机的速度控制脉宽调制占空比的大小决定了输

出电压的平均值，并进一步决定了电机的转速。在

中，为了保证电机速度控制的稳定性，采用了一种频率和宽度恒定

的单极脉宽调制方法。TB6612FNG的逻辑真值表如表1所示。器件

工作时，STBY引脚设为高电平。IN1和IN2不变，调节脉宽调制引

脚的输入信号可以控制电机的单向速度。将脉宽调制引脚设置为高电

平，并调整IN1和IN2的输入信号，可以控制电机的双向速度。表中

通道A和通道B的控制逻辑相同。

微控制器定时器的脉宽调制输出设置如图3所示首先，需要设置时

钟中断屏蔽寄存器TIMSKx使能定时器溢出中断。其次，分别设置温

度/温度控制寄存器TCC-RxA和TCCRxB，选择脉宽调制模式和预分

频器比例，最后将控制信号引脚I/0设置为输出。当程序运行时，每

当计时器计数溢出时，中央处理器对中断作出响应，并在计时器归零

后重新开始计数。下面列出的示例代码

设置为快速脉宽调制反向输出模式。当系统时钟写入fclk时，脉宽

调制输出频率fPWM=fclk/64/256

TiMSKx|=1