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有刷电机驱动方法介绍

2021-05-02 10:02 次阅读

作为有刷电机驱动方法的最后一篇文章,本文将介绍通过有刷电机“单开关电路”和“半桥电路”进行驱动的方法。两种方法均适用直流驱动和PWM驱动。

通过单开关电路进行驱动

有刷电机驱动方法介绍

这是使用一个开关创建两种状态的电路,一种状态是将直流电源的(+)和(-)连接到电机,另一种状态是断开电机与直流电源的(+)或(-)的连接。因其可以通过一个开关实现而被称为“单开关电路”。

当开关导通时,电机根据极性在一个方向上旋转;而当开关关断时,电压消失,电机空转后停止。开关的位置可以在①的(-)侧,也可以在③的(+)侧。也可以用半导体功率晶体管(图中的MOSFET)代替开关来构成电子电路。如②所示设置在(-)侧时,使用Nch MOSFET;如④所示设置在(+)侧时,使用Pch MOSFET。

使用功率晶体管时有一些注意要点。在该电路中,在开关刚刚OFF后,电机的电感量即试图使电流继续保持流动,因此在①中,电机(-)侧的电压达到电源电压以上;在③中,电机(+)侧的电压达到GND以下。该电压超过电源电压的几倍。因此,在使用功率晶体管时,需要按照②和④电路图所示,将功率二极管与电机并联连接,并通过用二极管的正向电压抑制(钳制)产生的电压来保护晶体管。

当有该钳位二极管时,在电机产生的电压高于二极管正向电压期间内,电机产生的电流将流过该二极管,因此转矩的作用方向与旋转方向相反,成为短路制动动作,电机快速停止。

在该电路中也可以使用PWM驱动;也可以通过检测电机电流并负反馈,从而进行电流驱动。

通过半桥电路进行驱动

有刷电机驱动方法介绍

如图所示,在电源之间级联连接两个开关的电路,因其是使用四个开关的H桥(全桥)的一半而被称为“半桥电路”。另外,由于一个H桥按1ch计算,因此有时也被称为“0.5ch”。

当在①中接通SW2、在③中接通SW1时,电机将根据极性在固定方向上旋转。在①中,如果在旋转状态下关断SW2并同时接通SW1,就会发生短路制动动作,电机会迅速停止。在③中则相反,当关断SW1的同时接通SW2时,将发生短路制动动作。此外,当在旋转状态下将①和③的SW2和SW1都关断时,电压消失,电机空转后停止。

与前述的单开关电路一样,①和③的开关部分可以用半导体功率晶体管替代。在该电路示例中,在直流电源的(-)侧使用了Nch MOSFET,(+)侧使用了Pch MOSFET。由于MOSFET有寄生二极管,因此即使在空转状态将Q1和Q2断开,与电机并联连接的MOSFET的寄生二极管也会再生电流,从而产生与短路制动相同的动作。只要电机的产生电压不降到寄生二极管的正向电压以下,这种短路制动状态就会持续。

与H桥电路一样,由于在半桥电路中也有两个串联在电源和GND之间的开关(晶体管),因此预驱动电路中也需要防止同时导通控制功能,以确保开关切换时两个开关不会同时导通。如果两个开关同时导通,则称为“直通电流”的大电流可能会流过电源间,并可能会损坏开关(晶体管)。

另外,为了创建旋转、制动和空转这三种输出状态,需要准备两个二进制输入或一个三进制输入。如果只有一个二进制输入,则只能从三种输出状态中选择两种。

该电路也可以使用PWM驱动;也可以通过检测电机电流并负反馈来进行电流驱动。

关键要点:

・有刷电机的单开关电路驱动通过一个开关控制旋转和空转两种状态。

・在有刷电机单开关电路驱动中将功率晶体管用作开关时,由于晶体管可能会因反电动势而受损,故需要使用钳位二极管。

・有刷电机半桥驱动方式可以控制旋转、空转和制动三种状态。

・当使用MOSFET作为开关时,半桥电路可以通过MOSFET的寄生二极管实现制动动作。有刷电机的单开关电路和半桥电路均适用PWM驱动和电流驱动。
责任编辑:tzh

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发表于 11-06 09:07 277次 阅读

DK-42688-P TDKInvenSenseDK42688P评估板

venSense DK-42688-P评估板是用于ICM-42688-P高性能6轴运动传感器的全面开发平台。该评估板设有用于编程和调试的板载嵌入式调试器和用于主机接口的USB连接器,可支持软件调试和传感器数据记录。DK-42688-P平台设计采用Microchip G55 MCU,可用于快速评估和开发基于ICM-42688-P的解决方案。TDK InvenSense DK-42688-P评估板配有必要的软件,包括基于GUI的开发工具InvenSense Motion Link,以及用于ICM-42688-P的嵌入式运动驱动器。 特性 用于ICM-42688-P 6轴运动传感器 带512KB闪存的Microchip G55 MCU 用于编程和调试的板载嵌入式调试器 用于主机接口的USB连接器 通过USB连接的电路板电源 ...
发表于 11-06 09:07 177次 阅读

STM32L4P5AGI6 STMicroelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU)

oelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU) 不仅扩展了超低功耗产品组合,还提高了产品性能,采用Arm® 树皮-M4内核(具有DSP和浮点单元 (FPU),频率为120MHz)。STM32L4P5产品组合具有512KB至1MB闪存,采用48-169引脚封装。STM32L4Q5具有1MB闪存,提供额外加密加速器引擎(AES、HASH和PKA)。 特性 超低功率,灵活功率控制 电源:1.71V至3.6V 温度范围:-40°C至85°C或-40°C至125°C 批量采集模式(BAM) VBAT模块中150nA:为RTC和32x32位储备寄存器供电 关断模式下,22nA(5个唤醒引脚ʌ...
发表于 11-06 09:07 168次 阅读

ICS-52000 TDKInvenSenseICS52000带TDM数字输出的低噪声麦克风

venSense ICS‐52000是一款低噪声数字TDM输出底部端口麦克风,采用4mm × 3mm × 1mm小尺寸表面贴装封装。  该器件由MEMS传感器、信号调理、模数转换器、抽取和抗混叠滤波器、电源管理以及行业标准的24位TDM接口组成。 借助TDM接口,包括多达16个ICS‐52000麦克风的阵列可直接连接诸如DSP和微控制器等数字处理器,无需在系统中采用音频编解码器。 阵列中的所有麦克风都同步对其声信号进行采样,从而实现精确的阵列处理。 ICS‐52000具有65dBA的高SNR和宽带频率响应。 灵敏度容差为±1dB,可实现无需进行系统校准的高性能麦克风阵列。 ICS-52000具有两种电源状态:正常运行和待机模式。 该麦克风具有软取消静音功能,可防止上电时发出声音。 从ICS-52000开始输出数据时开始,音量将在256WS时钟周期内上升到满量程输出电平。 采样率为48kHz,该取消静音序列大约需要5.3ms。 The ICS‐52000 features a high SNR of 65dBA and a wideband frequency response. The sensitivity tolerance is ±1dB enabling high‐performance micropho...
发表于 11-05 17:07 118次 阅读

IAM-20380 TDKInvenSenseIAM20380高性能陀螺仪

venSense IAM-20380高性能陀螺仪具有0.5VDD至4V电压范围、400kHz时钟频率以及-40°C至+85°C工作温度范围。IAM-20380具有3轴集成,因此制造商无需对分立器件进行昂贵且复杂的系统级集成。TDK InvenSense IAM-20380高性能陀螺仪非常适合用于汽车报警器、远程信息处理和保险车辆追踪应用。 特性 数字输出X、Y和Z轴角速率传感器(陀螺仪) 用户可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps 集成16位ADC 用户可编程数字滤波器,用于陀螺仪和温度传感器 按照AEC-Q100执行&...
发表于 11-03 10:07 158次 阅读

MPF5024AMMA0ES NXP Semiconductors PF502x电源管理集成电路

502x电源管理集成电路 (PMIC) 在一个器件中集成了多个高性能降压稳压器。PF502x PMIC既可用作独立的负载点稳压器IC,也可用作较大PMIC的配套芯片。 NXP PF502x电源管理集成电路 (PMIC) 具有用于关键启动配置的内置一次性可编程 (OTP) 存储器存储。借助该OTP特性,可减少通常用于设置输出电压和稳压器序列的外部元件数量,从而打造时尚器件。启动后,稳压器参数可通过高速I2C进行&#...
发表于 11-02 12:06 220次 阅读

T3902 TDKInvenSenseT3902低功耗多模麦克风

vensense T3902低功耗多模麦克风具有185µA至650µA电流范围、36Hz至>20kHz额定频率以及3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面贴装封装。T3902麦克风由一个MEMS麦克风元件和一个阻抗转换器放大器,以及之后的一个四阶调制器组成。T3902系列具有高性能、低功耗、标准和睡眠等工作模式。TDK Invensense T3902低功耗多模麦克风非常适合用于智能手机、相机、平板电脑以及安全和监控应用。 特性 3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面贴装封装 低功耗模式:185µA 扩展频率响应:36Hz至>20kHz 睡眠模式电流:12µA 高电源抑制 (PSR):-97dB FS 四阶∑-Δ调制器 数字脉冲密度调制 (PDM) 输...
发表于 10-30 11:06 200次 阅读

ICS-40740 TDKInvenSenseICS40740超低噪声麦克风

venSense ICS-40740超低噪声麦克风具有超低噪声、高动态范围、差分模拟输出和1个底部端口。TDK InvenSense ICS-40740器件采用MEMS麦克风元件、阻抗转换器、差分输出放大器和增强型射频封装。ICS-40740器件具有70dB SNR和±1dB灵敏度容差,因此非常适合用于麦克风阵列和远场语音控制应用。 特性 70d BA信噪比 -37.5dBV灵敏度 ±1dB灵敏度容差 4mm x 3mm x 1.2mm表面贴装封装 80Hz至20kHz扩展频率响应 165µA电流消耗 132.5dB SPL声学过载点 -87d BV PSR 兼容无锡/铅和无铅焊接工艺 符合RoHS指令/WEEE标准 ...
发表于 10-30 10:06 288次 阅读

IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

venSense IAM-20680 6轴MotionTracking器件在3mm x 3mm x 0.75mm的小尺寸封装中集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计。IAM-50680器件具有片上16位ADC、可编程数字滤波器、嵌入式温度传感器和可编程中断。TDK InvenSense IAM-20680 6轴MotionTracking器件非常适合用于360°视角相机稳定、汽车报警器和远程信息处理应用。 特性 数字输出X、Y和Z轴角速率传感器(陀螺仪) 用户可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps,集成16位ADC 数字输出X、Y和Z轴加速度计,具有±2g、±4g、±8g和±16g的可编程满量程范围,集成16位ADC 用户可编程数字滤波器,用于陀螺仪、加速度计和温度传感器 自检功能 唤醒运动中断,用于应用处理器的低功耗运行 按照AEC-Q100执行的可靠性测试 按要求提供PPAP和认证数据 应用 导航系统航位推算辅助功能 ...
发表于 10-29 13:06 400次 阅读
IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

Integrated MAXM17712/20/24电源管理专用IC (PMIC) 是喜马拉雅微型系统级IC (µSLIC) 电源模块,可实现散热更好、尺寸更小、更加简单的电源解决方案。这些IC将高效率150 mA同步降压直流-直流转换器和高PSRR、低噪声、50mA线性稳压器集成到µSLIC™电源模块中。该PMIC在4V至60V宽输入电压范围内工作。该降压转换器和线性稳压器可提供高达150mA和50mA输出电流。 直流-直流转换器的输出用作线性稳压器的输入。这些线性稳压器在不同模块中提供1.2V至3.3V固定输出电压。MAXM17712/20/24模块采用薄型设计,采用2.6mmx3mmx1.5mm µSLIC封装。典型应用包括工业传感器、暖通空调和楼宇控制、电池供电设备以及LDO替代品。 特性 易于使用: 4V至60V宽输入降压转换器 可调节及固定的输出电压模块 内部电感器和补偿 降压转换器输出电流高达150mA 线性稳压器输出的精度为±1.3%,FB精度为±2% 全陶瓷电容器、紧凑布局 ...
发表于 10-29 13:06 123次 阅读
MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027双路高速比较器

MAX40027双路高速比较器具有280ps典型传播延迟。这些比较器具有极低过驱分散(25ps,典型值),因此非常适合用于飞行时间、距离测量应用。该器件的输入共模范围为1.5V至V+ 0.1V,与MAX40658、MAX40660和MAX40661等多个广泛使用的高速跨阻放大器的输出摆幅兼容。输出级为LVDS(低压差分信号),有助于最大限度地降低功耗,直接与诸多FPGA和CPU连接。互补输出有助于抑制每个输出线上的共模噪声。MAX40027采用小型、节省空间的3mm x 2mm、12引脚TDFN封装,带侧面可湿性侧翼,符合AEC-Q100汽车级认证要求。MAX40027的工作温度范围为-40°C至+125°C,可在2.7V至3.6V电源电压下工作。 特性 快速传播延迟:280ps(典型值) 低过驱色散:25ps(VOD=10mV至1V)  电源电压:2.7V至3.6V 2.7V电源时45.9mw(每个比较器) 节能型LVDS输出 温度范围:-40°C至+125°C 符合汽车类AEC-Q100标准 小型3mm x 2mm TDFN封装,带可湿性侧翼 ...
发表于 10-29 13:06 100次 阅读
MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027双路高速比较器

LPC55S66JBD64K NXP Semiconductors LPC55S6x Arm® Cortex®-M33微控制器

miconductors LPC55S6x Arm Cortex-M33微控制器 (MCU) 采用Arm双核和Arm TrustZone 技术,适用于工业、楼宇自动化、物联网 (IoT) 边缘计算、诊断设备和消费电子应用。这些器件基于Armv8-M架构,采用低功耗40nm嵌入式闪存工艺,具有先进的安全特性。 LPC55S6x微控制器具有一套独特的安全模块,可为嵌入式系统提供层保护,同时保护最终产品在整个生命周期内免受未知或意外的威胁。这些块包括基于可信根和配置的SRAM PUF、来自加密图像的实时执行&...
发表于 10-29 13:06 193次 阅读