基于LM393的电机保护电路设计

来源:本站整理 作者:本站2009年05月04日 19:19
[导读] 基于LM393的电机保护电路设计        前段时间参与项目中电机保护电路的设计,用运放的电压比较功能来实现,

基于LM393的电机保护电路设计
        前段时间参与项目中电机保护电路的设计,用运放的电压比较功能来实现,初选LM741CN单路运放芯片来实现,经过测试当负端基准电压小于2.0V时,芯片输出不稳定,不能满足要求;接着选择了LM393双路运放芯片,经过深入测试证实,当其负端输入电压在0.05-4.1V范围内均可可靠的进行工作,是一款不错的电压比较运放。

一、LM741测试

1、当A点电压大于B点电压时,Vout反转,由低电平变为高电平,仪器报警,以防止电机过载损坏;

2、运放实际供电为5.12V(微机-11型电源+5V输出);

3、LM741负输入端基准电压V=5*R4/(R3+R4)=1.503V;

4、C1,C2滤波;R1为2W、1%金属膜电阻;R2,R5保护运放LM741正负输入端;R3,R4为LM741负输入端分压电阻,精度为1%;R6反馈电阻,保护芯片;R6保护输出端目标。

5、电机用电阻替代,以实现A点分压;

6、LM741正输入端电压来自“微机-11型电源”的+6V~26V在R1上的分压,R1和电机代替电阻根据具体情况配置;

7、LM741负输入端电压来自“微机-11型电源”的+5V在R4上的分压,R3和R4根据具体情况配置;

8、当B点分压为1.5V、1V、0.4V,A点分压大于或小于B点电压时,运放输出均为高电平,不能达到使用要求;

9、将B点分压配置为2.476V,调节A端分压:

   当A点分压小于2.476V时,输出Vout为低电平1.795V;当A点分压大于2.476V时,输出Vout为高电平4.57V。芯片用作比较器正常工作;

10、进行进一步测试,当负端输入电压小于2.0V时,芯片用作比较器时不能正常工作。

结论:LM741用作比较器时,当负端基准电压小于2.0V,芯片不能正常工作。

LM393有效基准电压测试

1、LM393用作电压比较器,当A点电压大于B点电压时,LED点亮,用以警告电机负载过大;

2、由于芯片输出端的内部电路为三极管的集电极,因此根据手册Vout需接入10K上拉电阻;

3、输出端接一个白色LED,以指示电平转换,由于芯片输出能力不强,不需接入限流电阻;

4、LM393正输入端电压来自“微机-11型电源”的+6V~26V在R1上的分压,R1和电机代替电阻根据具体情况配置;

5、LM393负输入端电压来自“微机-11型电源”的+5V在R4上的分压,R3和R4根据具体情况配置;

6、据手册说明,LM393只用单路运放时,闲置管脚需进行接地处理。

7、以下测试用来确定LM393用作比较器时能够正常工作的最大和最小基准电压(两路均做测试):

第一路:(1,2,3脚)

当负端输入为0.164V(分压电阻为R3=10K,R4=330),芯片可以正常工作,正负端压差为12mV。

当负端输入为0.272V(分压电阻为R3=10K,R4=560),芯片可以正常工作,正负端压差为8mV。

当负端输入为2.0V(分压电阻为R3=10K,R4=6.8K),芯片可以正常工作,正负端压差为6mV。

第二路:(5,6,7脚)

当负端输入为0V(6脚接GND),芯片可以正常工作,正负端压差为2.1mV。

当负端输入为0.0506V(分压电阻为R3=10K,R4=100),芯片可以正常工作,正负端压差为2mV。

当负端输入为1.540(分压电阻为R3=10K,R4=4.3K),芯片可以正常工作,正负端压差为3mV。

当负端输入为3.580V(分压电阻为R3=4.3K,R4=10K),芯片可以正常工作,正负端压差为4mV。

当负端输入为3.936V(分压电阻为R3=4.3K,R4=14.3K),芯片可以正常工作,正负端压差为8mV。

当负端输入为4.133V(分压电阻为R3=4.3K,R4=18K),芯片可以正常工作,正负端压差为180mV。

当负端输入为4.214V(分压电阻为R3=4.3K,R4=20K),芯片不能正常工作,输出均为低电平。

结论:LM393用作比较器时,负端基准电压在0.05--4.1V范围内可正常工作。

功能验证

1、依据图示电路在面包板上搭建2个独立的电路,必要时需在电源和电机间串入电流表,以检测电流变化;

2、2个电路分别使用了LM393的两个单元,以实现两个单元的同时测试;

3、运放实际供电为5.12V(微机-11型电源+5V输出);

4、B点实际电压为5.12*1.2/(6.8+1.2)=0.768V;

5、当A点电压大于0.768V,Vout输出高电平,LED点亮,此时通过电机电流I=0.768/5.1=150mA;

 (借住工具阻碍电机转铀转动,当万用表示数高于150mA时,LED点亮)

6、将面包板固定在纸盒上,以保护电路、方便测试;

7、R1电关键元件,采用1%、1W5、5.1欧金属膜电阻;LM393采用TI公司SO-8封装;

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