【电机驱动芯片(H桥、直流电机驱动方式) |
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文章目录
一.全H桥电路基础知识1.原理图(以全NMOS管为例)2.H桥工作模式正转模式反转模式电流衰减模式
3.补充
二.DRV8833芯片介绍1.基本介绍2.引脚功能3.功能框图4.结构详细介绍5.逻辑控制6.另外一种DRV8833CPWP型号的区别
三.TB6612FNG芯片介绍1.基本介绍2.引脚功能3.功能框图4.逻辑控制
四.A4950芯片介绍1.基本介绍2.引脚功能3.功能框图4.逻辑控制
五.L298N芯片介绍1.基本介绍2.引脚功能3.功能框图4.逻辑控制
六.总结
一.全H桥电路基础知识
1.原理图(以全NMOS管为例)
从上图可看出,此电机驱动电路由4个NMOS管构成,形如H型,故名全H桥电路。通过控制4个MOS管的导通与截止达到对中间电机的不同控制效果。NMOS管的栅极为高电平时导通,低电平时截止。 2.H桥工作模式 正转模式当Q1、Q4的栅极为高电平,Q2、Q3为低电平时,Q1,Q4导通,如下图所示,电机正向旋转。 反转模式当Q2、Q3的栅极为高电平,Q1、Q4为低电平时,Q2,Q3导通,如下图所示,电机反向旋转。 电流衰减模式可打开下面两篇文章详细了解。 慢速,混合和快速衰减模式 步进驱动器中的电流衰减 1.此处我也进行大致讲解: 所谓衰减模式,可简单理解为如何使电机停下:如果控制电机一直向一个方向旋转不会产生问题。但是如果这是想让电机停下,那么问题就来了。由于电机是感性负载,电流不能突变。在断开电机两端所加的电压时,电机产生的反向电动势很有可能损坏FET。因此想让电机停下,除了断开供电,还要形成一个续流的回路,释放掉电机上的能量。 2.驱动和衰减模式图:(来源于数据手册) 图中添上了FET的寄生二极管。 以左侧正向旋转的图为例: 1.首先电机正向旋转,电流流向如①线所示; 2.如果此时采取滑动/快衰减模式:四个MOSFET关断,电机上的电流会通过Q2和Q3的寄生二极管继续流动,如②线所示。可发现,此时电流的流向是与电源电压相反的,因此电流衰减很快,当电流衰减为0时,由于FET是关断的,电源电压不会加在电机上,电机会逐渐停下。 3.如果采取制动/慢衰减模式:Q2、Q4导通,Q1、Q3关断。电机上的电流通过Q2和Q4继续流动,如③线所示,电机上的能量会逐渐消耗在电机本身和Q2、Q3上,这样的电流衰减相对较慢。 ★ ★ ★ 有一点需要特别注意:快慢衰减指的是电流,而不是电机转动的速度。 ★ ★ ★ 控制直流电机时,在快衰减模式下,由于电流迅速下降,那么电感电机上储存的能量就会释放很慢(简单理解E=I^2R),电机会逐渐停止,因此该模式又叫滑动; 而在慢衰减模式下,电机的两端类似于短接,电流很大且衰减慢,储存的能量被瞬间释放,此时电机会瞬间停止,因此该模式又叫制动。 下面这篇文章很好地对其进行了解释: The Difference Between Slow Decay Mode and Fast Decay Mode in H-Bridge DC Motor Applications 3.补充★H桥中绝对不能出现同侧(左侧/右侧)的FET同时导通的情况,因为这样会导致电流不经过电机直接到地,形成短路!因此在状态切换时需要一步一步来,而集成H桥的芯片一般会在内部自动解决这个问题(利用死区控制),如下图所示:在正转和制动之间切换时,会有一个过渡状态(OFF)。 ★此处还需补充一个知识:MOS管的高端与低端驱动。简单来说,高端驱动即MOS管在负载的高电位一端;相反低端驱动即MOS管在负载的低电位一端。如上图所示:Q1、Q3为高端驱动,Q2、Q4为低端驱动。在H桥中也常常被称为上臂和下臂。 ★此外,如果对MOS管原理有所了解,则可看出,打开高端NMOS所需的栅极电压会比打开低端NMOS所需的栅极电压大很多(要高于驱动电源电压)。(因为开启需要条件Vgs>Vth,而高端MOS导通后的源极电位较高,几乎接近电源电压,此时如果栅极电压仍为电源电压,则又关断) ★驱动电压越大,转速越快;电流越大,扭矩越大; ★当扭矩 |
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